深入解析Singleton：22种开发模式之单例篇

"这篇资料详细介绍了22种常见的开发模式，其中包括了Singleton单类模式的两种实现方式：饱汉模式和饿汉模式。" 在软件工程中，开发模式（也称为设计模式）是一套被反复使用的、针对特定场景的、经过时间验证的解决方案，它描述了在特定上下文中如何解决常见问题。这些模式提供了可复用的结构和行为，有助于提高代码的可读性和可维护性。其中，Singleton模式是最基础且广泛应用的一种模式。 Singleton模式的核心目标是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。这种模式在许多场景下非常有用，例如配置中心、日志记录、数据库连接池等，它使得在整个应用中，对某个对象的控制变得集中且易于管理。 1. 饱汉模式（Eager Initialization）： 在饱汉模式中，Singleton实例在类加载时就已经创建。这种方式简单且线程安全，因为实例是在类加载时创建的，所以不存在多线程环境下并发创建多个实例的问题。但缺点是如果 Singleton 类不被使用，也会提前占用系统资源。 ```java public class Singleton1 { public static final Singleton1 instance = new Singleton1(); private Singleton1() {} public static Singleton1 getInstance() { return instance; } } ``` 2. 饿汉模式（Lazy Initialization）： 饿汉模式是在首次调用 `getInstance` 方法时才创建 Singleton 实例。这种方式在多线程环境下需要使用 `synchronized` 关键字保证线程安全，防止并发创建多个实例。饿汉模式相比饱汉模式，延迟了实例的创建，节省了资源，但同步开销会增加。 ```java public class Singleton2 { public static Singleton2 instance; private Singleton2() {} public static synchronized Singleton2 getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton2(); } return instance; } } ``` 然而，Singleton 模式的这两种实现方式都存在一些潜在问题： 1. 反射攻击：尽管构造函数是私有的，但通过反射API可以创建新的实例，破坏了 Singleton 的唯一性。 2. 序列化攻击：如果 Singleton 实现了序列化接口，那么通过反序列化也可以创建新的实例。 为了防御这些问题，可以采用以下策略： - 添加 `readResolve()` 方法：对于序列化，我们可以在 Singleton 类中添加 `readResolve()` 方法，返回已存在的 Singleton 实例，防止反序列化时创建新实例。 ```java private Object readResolve() { return getInstance(); } ``` - 使用 `Enum`：Java 中的枚举天然具有线程安全和防止反射攻击的特性，因此可以考虑将 Singleton 类定义为枚举类型。 ```java public enum Singleton { INSTANCE; } ``` 以上是 Singleton 模式的基本介绍，实际开发中还需要结合具体场景选择适合的实现方式，并注意防止可能的漏洞。Singleton 模式只是22种开发模式之一，还有其他模式如 Factory、Builder、Prototype、Observer、Adapter、Decorator 等，每一种都有其独特的应用场景和价值。学习和掌握这些模式，能够帮助开发者更好地设计和构建高效、可扩展的软件系统。