我的面试准备过程--单例模式(更新中)

you_De 发布于2019-08-16 10:37 / 1511人阅读

摘要：把准备过程纪录下来，共勉。单例模式有几种经典写法，核心思想就是将构造函数私有化，并且通过静态方法获取一个唯一的实例。

写在最前面

导师贪腐出逃美国，两年未归，可怜了我。拿了小米和美团的offer，要被延期，offer失效，工作重新找。把准备过程纪录下来，共勉。

单例模式有几种经典写法，核心思想：就是将构造函数私有化，并且通过静态方法获取一个唯一的实例。

饿汉式

    public class Singleton{
        private Singleton(){}
        
        private static Singleton instance = new Singleton();
        
        public static Singleton getInstance(){
            return instance;
        }
    }

懒汉式

    public class Singleton{
        private Singleton(){}
        
        private static Singleton instance = null;
        
        public static Singleton getInstance(){
            instance = new Singleton();
            return instance;
        }
    }

双锁式

    public class Singleton{
        private Singleton(){
        }
        
        private volatile static Singleton instance = null;
        
        public static Singleton getInstance(){
            if(instance == null){
                synchonized(Singleton.class){
                    if(instance == null){
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }

关于volatile关键字
上面添加了volatile关键字，如果没有volatile关键字，在执行instance = new Singleton()时可能会出现问题，伪代码如下：

inst = allocat();   // 第一步：分配内存  
constructor(inst);  // 第二步：执行构造函数  
instance = inst;    // 第三步：赋值，将instance对象指向分配的内存空间(此时instance就不是null了)

由于Java编译器允许处理器乱序执行，所以第二步和第三步的顺序无法保证。如果第三步先执行完毕、第二步未执行时，有另外的线程调用了instance，由于已经赋值，将判断不为null，拿去直接使用，但其实构造函数还未执行，成员变量等字段都未初始化，直接使用，就会报错。这就是DCL失效问题，而且很难复现。

对volatile变量的写操作，不允许和它之前的读写操作打乱顺序；对volatile变量的读操作，不允许和它之后的读写乱序。

当一个线程要使用共享内存中的volatile变量时，它会直接从主内存中读取，而不是使用自己本地内存中的副本。当一个线程对一个volatile变量进行写时，它会将这个共享变量值刷新到共享内存中。

本节参考 http://blog.csdn.net/hxpjava1...

枚举类

    public enum Singleton{
        instance;
    }

关于序列化、反序列化

一个enum常量（这里是INSTANCE）代表了一个enum的实例，enum类型只能有这些常量实例。标准保证enum常量（INSTANCE）不能被克隆，也不会因为反序列化产生不同的实例，想通过反射机制得到一个enum类型的实例也不行的。

避免序列化、反序列化时产生多个实例，有两种解决方法

抛出异常

/** 
 * prevent default deserialization 
 */  
private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException,  
   ClassNotFoundException {  
       throw new InvalidObjectException("can"t deserialize enum");  
}

在readResolve()方法中返回实例

ANY-ACCESS-MODIFIER Object writeReplace() throws ObjectStreamException;  

ANY-ACCESS-MODIFIER Object readResolve() throws ObjectStreamException;

以上两个方法可以理解为序列化和反序列化过程的入口和出口。writeReplace()返回的对象，就是要被序列化的对象，我们有机会在序列化前把这个对象给换成我们确定好的那个（如果不是“故意捣乱”，暂时没想到有什么用）；而readResolve()方法就是在反序列化完成得到对象前，把这个对象给换成我们确定好的那个。

/** 
 * 反序列化时内存Hook这段代码 
 * @return 
 */  
private Object readResolve() {  
    return instance;  
}

本节参考 http://837062099.iteye.com/bl...

静态内部类

内部类的机制来巧妙实现懒汉式单例模式的实现：Lazy initialization holder class模式。

内部类分为对象级别和类级别，类级内部类指的是，有static修饰的成员变量的内部类。如果没有static修饰的成员变量的内部类被称为对象级内部类。

类级内部类相当于其外部类的static成员，它的对象与外部类对象间不存在依赖关系，相互独立，因此可直接创建。而对象级内部类的实例，是必须绑定在外部对象实例上的。类级内部类只有在第一次被使用的时候才被会装载。采用类级内部类，在这个类级内部类里面去创建对象实例，能够让类装载的时候不去初始化对象。

当getInstance方法第一次被调用的时候，它第一次读取SingletonHolder.instance，内部类SingletonHolder类得到初始化；而这个类在装载并被初始化的时候，会初始化它的静态域，从而创建Singleton的实例，由于是静态的域，因此只会在虚拟机装载类的时候初始化一次，并由虚拟机来保证它的线程安全性。

这个模式的优势在于，getInstance方法并没有被同步，并且只是执行一个域的访问，因此延迟初始化并没有增加任何访问成本。

    public class Singleton{
        private Singleton(){}
        
        private static class SingletonHolder{
            private static final Singleton instance = new Singleton();
        }
        
        public static Singleton getInstance(){
            return SingletonHolder.instance;
        }
    }

本节参考 http://blog.csdn.net/hikvisio...

全文参考 http://blog.csdn.net/u0129753...

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