單例模式，真不簡單
時間：2021-10-25 14:44:42
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[導(dǎo)讀]前言單例模式無論在我們面試，還是日常工作中，都會面對的問題。但很多單例模式的細節(jié)，值得我們深入探索一下。這篇文章透過單例模式，串聯(lián)了多方面基礎(chǔ)知識，非常值得一讀。1什么是單例模式？單例模式是一種非常常用的軟件設(shè)計模式，它定義是單例對象的類只能允許一個實例存在。該類負責(zé)創(chuàng)建自己的對...
前言
單例模式無論在我們面試，還是日常工作中，都會面對的問題。但很多單例模式的細節(jié)，值得我們深入探索一下。這篇文章透過單例模式，串聯(lián)了多方面基礎(chǔ)知識，非常值得一讀。
1 什么是單例模式？
單例模式是一種非常常用的軟件設(shè)計模式，它定義是單例對象的類只能允許一個實例存在。該類負責(zé)創(chuàng)建自己的對象，同時確保只有一個對象被創(chuàng)建。一般常用在工具類的實現(xiàn)或創(chuàng)建對象需要消耗資源的業(yè)務(wù)場景。單例模式的特點：- 類構(gòu)造器私有
- 持有自己類的引用
- 對外提供獲取實例的靜態(tài)方法
public?class?SimpleSingleton?{
????//持有自己類的引用
????private?static?final?SimpleSingleton?INSTANCE?=?new?SimpleSingleton();
????//私有的構(gòu)造方法
????private?SimpleSingleton()?{
????}
????//對外提供獲取實例的靜態(tài)方法
????public?static?SimpleSingleton?getInstance()?{
????????return?INSTANCE;
????}
????
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????System.out.println(SimpleSingleton.getInstance().hashCode());
????????System.out.println(SimpleSingleton.getInstance().hashCode());
????}
}
打印結(jié)果：1639705018
1639705018
我們看到兩次獲取SimpleSingleton實例的hashCode是一樣的，說明兩次調(diào)用獲取到的是同一個對象。可能很多朋友平時工作當(dāng)中都是這么用的，但我要說這段代碼是有問題的，你會相信嗎？不信，我們一起往下看。2 餓漢和懶漢模式
在介紹單例模式的時候，必須要先介紹它的兩種非常著名的實現(xiàn)方式：餓漢模式 和 懶漢模式。2.1 餓漢模式
實例在初始化的時候就已經(jīng)建好了，不管你有沒有用到，先建好了再說。具體代碼如下：public?class?SimpleSingleton?{
????//持有自己類的引用
????private?static?final?SimpleSingleton?INSTANCE?=?new?SimpleSingleton();
????//私有的構(gòu)造方法
????private?SimpleSingleton()?{
????}
????//對外提供獲取實例的靜態(tài)方法
????public?static?SimpleSingleton?getInstance()?{
????????return?INSTANCE;
????}
}
餓漢模式，其實還有一個變種：public?class?SimpleSingleton?{
????//持有自己類的引用
????private?static?final?SimpleSingleton?INSTANCE;
????static?{
???????INSTANCE?=?new?SimpleSingleton();
????}
????//私有的構(gòu)造方法
????private?SimpleSingleton()?{
????}
????//對外提供獲取實例的靜態(tài)方法
????public?static?SimpleSingleton?getInstance()?{
????????return?INSTANCE;
????}
}
使用靜態(tài)代碼塊的方式實例化INSTANCE對象。使用餓漢模式的好處是：沒有線程安全的問題，但帶來的壞處也很明顯。private?static?final?SimpleSingleton?INSTANCE?=?new?SimpleSingleton();
一開始就實例化對象了，如果實例化過程非常耗時，并且最后這個對象沒有被使用，不是白白造成資源浪費嗎？還真是啊。這個時候你也許會想到，不用提前實例化對象，在真正使用的時候再實例化不就可以了？這就是我接下來要介紹的：懶漢模式。2.2 懶漢模式
顧名思義就是實例在用到的時候才去創(chuàng)建，“比較懶”，用的時候才去檢查有沒有實例，如果有則返回，沒有則新建。具體代碼如下：public?class?SimpleSingleton2?{
????private?static?SimpleSingleton2?INSTANCE;
????private?SimpleSingleton2()?{
????}
????public?static?SimpleSingleton2?getInstance()?{
????????if?(INSTANCE?==?null)?{
????????????INSTANCE?=?new?SimpleSingleton2();
????????}
????????return?INSTANCE;
????}
}
示例中的INSTANCE對象一開始是空的，在調(diào)用getInstance方法才會真正實例化。嗯，不錯不錯。但這段代碼還是有問題。2.3 synchronized關(guān)鍵字
上面的代碼有什么問題？答：假如有多個線程中都調(diào)用了getInstance方法，那么都走到 if (INSTANCE == null) 判斷時，可能同時成立，因為INSTANCE初始化時默認值是null。這樣會導(dǎo)致多個線程中同時創(chuàng)建INSTANCE對象，即INSTANCE對象被創(chuàng)建了多次，違背了只創(chuàng)建一個INSTANCE對象的初衷。那么，要如何改進呢？答：最簡單的辦法就是使用synchronized關(guān)鍵字。改進后的代碼如下：public?class?SimpleSingleton3?{
????private?static?SimpleSingleton3?INSTANCE;
????private?SimpleSingleton3()?{
????}
????public?synchronized?static?SimpleSingleton3?getInstance()?{
????????if?(INSTANCE?==?null)?{
????????????INSTANCE?=?new?SimpleSingleton3();
????????}
????????return?INSTANCE;
????}
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????System.out.println(SimpleSingleton3.getInstance().hashCode());
????????System.out.println(SimpleSingleton3.getInstance().hashCode());
????}
}
在getInstance方法上加synchronized關(guān)鍵字，保證在并發(fā)的情況下，只有一個線程能創(chuàng)建INSTANCE對象的實例。這樣總可以了吧？答：不好意思，還是有問題。有什么問題？答：使用synchronized關(guān)鍵字會消耗getInstance方法的性能，我們應(yīng)該判斷當(dāng)INSTANCE為空時才加鎖，如果不為空不應(yīng)該加鎖，需要直接返回。這就需要使用下面要說的雙重檢查鎖了。2.4 餓漢和懶漢模式的區(qū)別
but，在介紹雙重檢查鎖之前，先插播一個朋友們可能比較關(guān)心的話題：餓漢模式 和 懶漢模式 各有什么優(yōu)缺點？餓漢模式：優(yōu)點是沒有線程安全的問題，缺點是浪費內(nèi)存空間。懶漢模式：優(yōu)點是沒有內(nèi)存空間浪費的問題，缺點是如果控制不好，實際上不是單例的。
3 雙重檢查鎖
雙重檢查鎖顧名思義會檢查兩次：在加鎖之前檢查一次是否為空，加鎖之后再檢查一次是否為空。那么，它是如何實現(xiàn)單例的呢？3.1 如何實現(xiàn)單例？
具體代碼如下：public?class?SimpleSingleton4?{
????private?static?SimpleSingleton4?INSTANCE;
????private?SimpleSingleton4()?{
????}
????public?static?SimpleSingleton4?getInstance()?{
????????if?(INSTANCE?==?null)?{
????????????synchronized?(SimpleSingleton4.class)?{
????????????????if?(INSTANCE?==?null)?{
????????????????????INSTANCE?=?new?SimpleSingleton4();
????????????????}
????????????}
????????}
????????return?INSTANCE;
????}
}
在加鎖之前判斷是否為空，可以確保INSTANCE不為空的情況下，不用加鎖，可以直接返回。為什么在加鎖之后，還需要判斷INSTANCE是否為空呢？答：是為了防止在多線程并發(fā)的情況下，只會實例化一個對象。比如：線程a和線程b同時調(diào)用getInstance方法，假如同時判斷INSTANCE都為空，這時會同時進行搶鎖。假如線程a先搶到鎖，開始執(zhí)行synchronized關(guān)鍵字包含的代碼，此時線程b處于等待狀態(tài)。線程a創(chuàng)建完新實例了，釋放鎖了，此時線程b拿到鎖，進入synchronized關(guān)鍵字包含的代碼，如果沒有再判斷一次INSTANCE是否為空，則可能會重復(fù)創(chuàng)建實例。所以需要在synchronized前后兩次判斷。不要以為這樣就完了，還有問題呢？3.2 volatile關(guān)鍵字
上面的代碼還有啥問題？public?static?SimpleSingleton4?getInstance()?{
??????if?(INSTANCE?==?null)?{//1
??????????synchronized?(SimpleSingleton4.class)?{//2
??????????????if?(INSTANCE?==?null)?{//3
??????????????????INSTANCE?=?new?SimpleSingleton4();//4
??????????????}
??????????}
??????}
??????return?INSTANCE;//5
??}
getInstance方法的這段代碼，我是按1、2、3、4、5這種順序?qū)懙?，希望也按這個順序執(zhí)行。但是java虛擬機實際上會做一些優(yōu)化，對一些代碼指令進行重排。重排之后的順序可能就變成了：1、3、2、4、5，這樣在多線程的情況下同樣會創(chuàng)建多次實例。重排之后的代碼可能如下：public?static?SimpleSingleton4?getInstance()?{
????if?(INSTANCE?==?null)?{//1
???????if?(INSTANCE?==?null)?{//3
???????????synchronized?(SimpleSingleton4.class)?{//2
????????????????INSTANCE?=?new?SimpleSingleton4();//4
????????????}
????????}
????}
????return?INSTANCE;//5
}
原來如此，那有什么辦法可以解決呢？答：可以在定義INSTANCE是加上volatile關(guān)鍵字。具體代碼如下：public?class?SimpleSingleton7?{
????private?volatile?static?SimpleSingleton7?INSTANCE;
????private?SimpleSingleton7()?{
????}
????public?static?SimpleSingleton7?getInstance()?{
????????if?(INSTANCE?==?null)?{
????????????synchronized?(SimpleSingleton7.class)?{
????????????????if?(INSTANCE?==?null)?{
????????????????????INSTANCE?=?new?SimpleSingleton7();
????????????????}
????????????}
????????}
????????return?INSTANCE;
????}
}
volatile關(guān)鍵字可以保證多個線程的可見性，但是不能保證原子性。同時它也能禁止指令重排。雙重檢查鎖的機制既保證了線程安全，又比直接上鎖提高了執(zhí)行效率，還節(jié)省了內(nèi)存空間。除了上面的單例模式之外，還有沒有其他的單例模式？4 靜態(tài)內(nèi)部類
靜態(tài)內(nèi)部類顧名思義是通過靜態(tài)的內(nèi)部類來實現(xiàn)單例模式的。那么，它是如何實現(xiàn)單例的呢？4.1 如何實現(xiàn)單例模式？
具體代碼如下：public?class?SimpleSingleton5?{
????private?SimpleSingleton5()?{
????}
????public?static?SimpleSingleton5?getInstance()?{
????????return?Inner.INSTANCE;
????}
????private?static?class?Inner?{
????????private?static?final?SimpleSingleton5?INSTANCE?=?new?SimpleSingleton5();
????}
}
我們看到在SimpleSingleton5類中定義了一個靜態(tài)的內(nèi)部類Inner。在SimpleSingleton5類的getInstance方法中，返回的是內(nèi)部類Inner的實例INSTANCE對象。只有在程序第一次調(diào)用getInstance方法時，虛擬機才加載Inner并實例化INSTANCE對象。java內(nèi)部機制保證了，只有一個線程可以獲得對象鎖，其他的線程必須等待，保證對象的唯一性。4.2 反射漏洞
上面的代碼看似完美，但還是有漏洞。如果其他人使用反射，依然能夠通過類的無參構(gòu)造方式創(chuàng)建對象。例如：Class?simpleSingleton5Class?=?SimpleSingleton5.class;
try?{
????SimpleSingleton5?newInstance?=?simpleSingleton5Class.newInstance();
????System.out.println(newInstance?==?SimpleSingleton5.getInstance());
}?catch?(InstantiationException?e)?{
????e.printStackTrace();
}?catch?(IllegalAccessException?e)?{
????e.printStackTrace();
}
上面代碼打印結(jié)果是false。由此看出，通過反射創(chuàng)建的對象，跟通過getInstance方法獲取的對象，并非同一個對象，也就是說，這個漏洞會導(dǎo)致SimpleSingleton5非單例。那么，要如何防止這個漏洞呢？答：這就需要在無參構(gòu)造方式中判斷，如果非空，則拋出異常了。改造后的代碼如下：public?class?SimpleSingleton5?{
????private?SimpleSingleton5()?{
????????if(Inner.INSTANCE?!=?null)?{
???????????throw?new?RuntimeException("不能支持重復(fù)實例化");
???????}
????}
????public?static?SimpleSingleton5?getInstance()?{
????????return?Inner.INSTANCE;
????}
????private?static?class?Inner?{
????????private?static?final?SimpleSingleton5?INSTANCE?=?new?SimpleSingleton5();
????????}
????}
}
如果此時，你認為這種靜態(tài)內(nèi)部類，實現(xiàn)單例模式的方法，已經(jīng)完美了。那么，我要告訴你的是，你錯了，還有漏洞。。。4.3 反序列化漏洞
眾所周知，java中的類通過實現(xiàn)Serializable接口，可以實現(xiàn)序列化。我們可以把類的對象先保存到內(nèi)存，或者某個文件當(dāng)中。后面在某個時刻，再恢復(fù)成原始對象。具體代碼如下：public?class?SimpleSingleton5?implements?Serializable?{
????private?SimpleSingleton5()?{
????????if?(Inner.INSTANCE?!=?null)?{
????????????throw?new?RuntimeException("不能支持重復(fù)實例化");
????????}
????}
????public?static?SimpleSingleton5?getInstance()?{
????????return?Inner.INSTANCE;
????}
????private?static?class?Inner?{
????????private?static?final?SimpleSingleton5?INSTANCE?=?new?SimpleSingleton5();
????}
????private?static?void?writeFile()?{
????????FileOutputStream?fos?=?null;
????????ObjectOutputStream?oos?=?null;
????????try?{
????????????SimpleSingleton5?simpleSingleton5?=?SimpleSingleton5.getInstance();
????????????fos?=?new?FileOutputStream(new?File("test.txt"));
????????????oos?=?new?ObjectOutputStream(fos);
????????????oos.writeObject(simpleSingleton5);
????????????System.out.println(simpleSingleton5.hashCode());
????????}?catch?(FileNotFoundException?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????}?catch?(IOException?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????}?finally?{
????????????if?(oos?!=?null)?{
????????????????try?{
????????????????????oos.close();
????????????????}?catch?(IOException?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}
????????????}
????????????if?(fos?!=?null)?{
????????????????try?{
????????????????????fos.close();
????????????????}?catch?(IOException?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}
????????????}
????????}
????}
????private?static?void?readFile()?{
????????FileInputStream?fis?=?null;
????????ObjectInputStream?ois?=?null;
????????try?{
????????????fis?=?new?FileInputStream(new?File("test.txt"));
????????????ois?=?new?ObjectInputStream(fis);
????????????SimpleSingleton5?myObject?=?(SimpleSingleton5)?ois.readObject();
????????????System.out.println(myObject.hashCode());
????????}?catch?(FileNotFoundException?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????}?catch?(IOException?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????}?catch?(ClassNotFoundException?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????}?finally?{
????????????if?(ois?!=?null)?{
????????????????try?{
????????????????????ois.close();
????????????????}?catch?(IOException?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}
????????????}
????????????if?(fis?!=?null)?{
????????????????try?{
????????????????????fis.close();
????????????????}?catch?(IOException?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}
????????????}
????????}
????}
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????writeFile();
????????readFile();
????}
}
運行之后，發(fā)現(xiàn)序列化和反序列化后對象的hashCode不一樣：189568618
793589513
說明，反序列化時創(chuàng)建了一個新對象，打破了單例模式對象唯一性的要求。那么，如何解決這個問題呢？答：重新readResolve方法。在上面的實例中，增加如下代碼：private?Object?readResolve()?throws?ObjectStreamException?{
????return?Inner.INSTANCE;
}
運行結(jié)果如下：290658609
290658609
我們看到序列化和反序列化實例對象的hashCode相同了。做法很簡單，只需要在readResolve方法中，每次都返回唯一的Inner.INSTANCE對象即可。程序在反序列化獲取對象時，會去尋找readResolve()方法。- 如果該方法不存在，則直接返回新對象。
- 如果該方法存在，則按該方法的內(nèi)容返回對象。
- 如果我們之前沒有實例化單例對象，則會返回null。
5 枚舉
其實在java中枚舉就是天然的單例，每一個實例只有一個對象，這是java底層內(nèi)部機制保證的。簡單的用法：public?enum??SimpleSingleton7?{
????INSTANCE;
????
????public?void?doSamething()?{
????????System.out.println("doSamething");
????}
}???
在調(diào)用的地方：public?class?SimpleSingleton7Test?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????SimpleSingleton7.INSTANCE.doSamething();
????}
}
在枚舉中實例對象INSTANCE是唯一的，所以它是天然的單例模式。當(dāng)然，在枚舉對象唯一性的這個特性，還能創(chuàng)建其他的單例對象，例如：public?enum??SimpleSingleton7?{
????INSTANCE;
????
????private?Student?instance;
????
????SimpleSingleton7()?{
???????instance?=?new?Student();
????}
????
????public?Student?getInstance()?{
???????return?instance;
????}
}
class?Student?{
}
jvm保證了枚舉是天然的單例，并且不存在線程安全問題，此外，還支持序列化。在java大神Joshua Bloch的經(jīng)典書籍《Effective Java》中說過：單元素的枚舉類型已經(jīng)成為實現(xiàn)Singleton的最佳方法。
6 多例模式
我們之前聊過的單例模式，都只會產(chǎn)生一個實例。但它其實還有一個變種，也就是我們接下來要聊的：多例模式。多例模式顧名思義，它允許創(chuàng)建多個實例。但它的初衷是為了控制實例的個數(shù)，其他的跟單例模式差不多。具體實現(xiàn)代碼如下：public?class?SimpleMultiPattern?{
????//持有自己類的引用
????private?static?final?SimpleMultiPattern?INSTANCE1?=?new?SimpleMultiPattern();
????private?static?final?SimpleMultiPattern?INSTANCE2?=?new?SimpleMultiPattern();
????//私有的構(gòu)造方法
????private?SimpleMultiPattern()?{
????}
????//對外提供獲取實例的靜態(tài)方法
????public?static?SimpleMultiPattern?getInstance(int?type)?{
????????if(type?==?1)?{
??????????return?INSTANCE1;
????????}
????????return?INSTANCE2;
????}
}
為了看起來更直觀，我把一些額外的安全相關(guān)代碼去掉了。有些朋友可能會說：既然多例模式也是為了控制實例數(shù)量，那我們常見的池技術(shù)，比如：數(shù)據(jù)庫連接池，是不是通過多例模式實現(xiàn)的？答：不，它是通過享元模式實現(xiàn)的。那么，多例模式和享元模式有什么區(qū)別？- 多例模式：跟單例模式一樣，純粹是為了控制實例數(shù)量，使用這種模式的類，通常是作為程序某個模塊的入口。
- 享元模式：它的側(cè)重點是對象之間的銜接。它把動態(tài)的、會變化的狀態(tài)剝離出來，共享不變的東西。
7 真實使用場景
最后，跟大家一起聊聊，單例模式的一些使用場景。我們主要看看在java的框架中，是如何使用單例模式，給有需要的朋友一個參考。7.1 Runtime
jdk提供了Runtime類，我們可以通過這個類獲取系統(tǒng)的運行狀態(tài)。比如可以通過它獲取cpu核數(shù)：int?availableProcessors?=?Runtime.getRuntime().availableProcessors();
Runtime類的關(guān)鍵代碼如下：public?class?Runtime?{
????private?static?Runtime?currentRuntime?=?new?Runtime();
????
????public?static?Runtime?getRuntime()?{
????????return?currentRuntime;
????}
????private?Runtime()?{}
????...
}
從上面的代碼我們可以看出，這是一個單例模式，并且是餓漢模式。但根據(jù)文章之前講過的一些理論知識，你會發(fā)現(xiàn)Runtime類的這種單例模式實現(xiàn)方式，顯然不太好。實例對象既沒用final關(guān)鍵字修飾，也沒考慮對象實例化的性能消耗問題。不過它的優(yōu)點是實現(xiàn)起來非常簡單。7.2 NamespaceHandlerResolver
spring提供的DefaultNamespaceHandlerResolver是為需要初始化默認命名空間處理器，是為了方便后面做標簽解析用的。它的關(guān)鍵代碼如下：@Nullable
private?volatile?Map?handlerMappings;
private?Map?getHandlerMappings()? {
??Map?handlerMappings?=?this.handlerMappings;
??if?(handlerMappings?==?null)?{
???synchronized?(this)?{
????handlerMappings?=?this.handlerMappings;
????if?(handlerMappings?==?null)?{
?????if?(logger.isDebugEnabled())?{
??????logger.debug("Loading?NamespaceHandler?mappings?from?["? ?this.handlerMappingsLocation? ?"]");
?????}
?????try?{
??????Properties?mappings?=
????????PropertiesLoaderUtils.loadAllProperties(this.handlerMappingsLocation,?this.classLoader);
??????if?(logger.isDebugEnabled())?{
???????logger.debug("Loaded?NamespaceHandler?mappings:?"? ?mappings);
??????}
??????handlerMappings?=?new?ConcurrentHashMap<>(mappings.size());
??????CollectionUtils.mergePropertiesIntoMap(mappings,?handlerMappings);
??????this.handlerMappings?=?handlerMappings;
?????}
?????catch?(IOException?ex)?{
??????throw?new?IllegalStateException(
????????"Unable?to?load?NamespaceHandler?mappings?from?location?["? ?this.handlerMappingsLocation? ?"]",?ex);
?????}
????}
???}
??}
??return?handlerMappings;
?}
我們看到它使用了雙重檢測鎖，并且還定義了一個局部變量handlerMappings，這是非常高明之處。使用局部變量相對于不使用局部變量，可以提高性能。主要是由于 volatile 變量創(chuàng)建對象時需要禁止指令重排序，需要一些額外的操作。7.3 LogFactory
mybatis提供LogFactory類是為了創(chuàng)建日志對象，根據(jù)引入的jar包，決定使用哪種方式打印日志。具體代碼如下：public?final?class?LogFactory?{
??public?static?final?String?MARKER?=?"MYBATIS";
??private?static?Constructor?logConstructor;
??static?{
????tryImplementation(new?Runnable()?{
??????@Override
??????public?void?run()?{
????????useSlf4jLogging();
??????}
????});
????tryImplementation(new?Runnable()?{
??????@Override
??????public?void?run()?{
????????useCommonsLogging();
??????}
????});
????tryImplementation(new?Runnable()?{
??????@Override
??????public?void?run()?{
????????useLog4J2Logging();
??????}
????});
????tryImplementation(new?Runnable()?{
??????@Override
??????public?void?run()?{
????????useLog4JLogging();
??????}
????});
????tryImplementation(new?Runnable()?{
??????@Override
??????public?void?run()?{
????????useJdkLogging();
??????}
????});
????tryImplementation(new?Runnable()?{
??????@Override
??????public?void?run()?{
????????useNoLogging();
??????}
????});
??}
??private?LogFactory()?{
????//?disable?construction
??}
??public?static?Log?getLog(Class?aClass)?{
????return?getLog(aClass.getName());
??}
??public?static?Log?getLog(String?logger)?{
????try?{
??????return?logConstructor.newInstance(logger);
????}?catch?(Throwable?t)?{
??????throw?new?LogException("Error?creating?logger?for?logger?"? ?logger? ?".??Cause:?"? ?t,?t);
????}
??}
??public?static?synchronized?void?useCustomLogging(Class?clazz)?{
????setImplementation(clazz);
??}
??public?static?synchronized?void?useSlf4jLogging()?{
????setImplementation(org.apache.ibatis.logging.slf4j.Slf4jImpl.class);
??}
??public?static?synchronized?void?useCommonsLogging()?{
????setImplementation(org.apache.ibatis.logging.commons.JakartaCommonsLoggingImpl.class);
??}
??public?static?synchronized?void?useLog4JLogging()?{
????setImplementation(org.apache.ibatis.logging.log4j.Log4jImpl.class);
??}
??public?static?synchronized?void?useLog4J2Logging()?{
????setImplementation(org.apache.ibatis.logging.log4j2.Log4j2Impl.class);
??}
??public?static?synchronized?void?useJdkLogging()?{
????setImplementation(org.apache.ibatis.logging.jdk14.Jdk14LoggingImpl.class);
??}
??public?static?synchronized?void?useStdOutLogging()?{
????setImplementation(org.apache.ibatis.logging.stdout.StdOutImpl.class);
??}
??public?static?synchronized?void?useNoLogging()?{
????setImplementation(org.apache.ibatis.logging.nologging.NoLoggingImpl.class);
??}
??private?static?void?tryImplementation(Runnable?runnable)?{
????if?(logConstructor?==?null)?{
??????try?{
????????runnable.run();
??????}?catch?(Throwable?t)?{
????????//?ignore
??????}
????}
??}
??private?static?void?setImplementation(Class?implClass)?{
????try?{
??????Constructor?candidate?=?implClass.getConstructor(String.class);
??????Log?log?=?candidate.newInstance(LogFactory.class.getName());
??????if?(log.isDebugEnabled())?{
????????log.debug("Logging?initialized?using?'"? ?implClass? ?"'?adapter.");
??????}
??????logConstructor?=?candidate;
????}?catch?(Throwable?t)?{
??????throw?new?LogException("Error?setting?Log?implementation.??Cause:?"? ?t,?t);
????}
??}
}
這段代碼非常經(jīng)典，但它卻是一個不走尋常路的單例模式。因為它創(chuàng)建的實例對象，可能存在多種情況，根據(jù)引入不同的jar包，加載不同的類創(chuàng)建實例對象。如果有一個創(chuàng)建成功，則用它作為整個類的實例對象。這里有個非常巧妙的地方是：使用了很多tryImplementation方法，方便后面進行擴展。不然要寫很多，又臭又長的if...else判斷。此外，它跟常規(guī)的單例模式的區(qū)別是，LogFactory類中定義的實例對象是Log類型，并且getLog方法返回的參數(shù)類型也是Log，不是LogFactory。最關(guān)鍵的一點是：getLog方法中是通過構(gòu)造器的newInstance方法創(chuàng)建的實例對象，每次請求getLog方法都會返回一個新的實例，它其實是一個多例模式。7.4 ErrorContext
mybatis提供ErrorContext類記錄了錯誤信息的上下文，方便后續(xù)處理。那么它是如何實現(xiàn)單例模式的呢？關(guān)鍵代碼如下：public?class?ErrorContext?{
??...
??private?static?final?ThreadLocal?LOCAL?=?new?ThreadLocal();
??
??private?ErrorContext()?{
??}
??
??public?static?ErrorContext?instance()?{
????ErrorContext?context?=?LOCAL.get();
????if?(context?==?null)?{
??????context?=?new?ErrorContext();
??????LOCAL.set(context);
????}
????return?context;
??}
??...
}??
我們可以看到，ErrorContext跟傳統(tǒng)的單例模式不一樣，它改良了一下。它使用了餓漢模式，并且使用ThreadLocal，保證每個線程中的實例對象是單例的。這樣看來，ErrorContext類創(chuàng)建的對象不是唯一的，它其實也是多例模式的一種。7.5 spring的單例
以前在spring中要定義一個bean，需要在xml文件中做如下配置："test"?class="com.susan.Test"?init-method="init"?scope="singleton">
scope屬性，我們可以通過指定該屬性控制bean實例是單例的，還是多例的。如果值為singleton，代表是單例的。當(dāng)然如果該參數(shù)不指定，默認也是單例的。如果值為prototype，則代表是多例的。在spring的AbstractBeanFactory類的doGetBean方法中，有這樣一段代碼：if?(mbd.isSingleton())?{
????sharedInstance?=?getSingleton(beanName,?()?->?{
??????return?createBean(beanName,?mbd,?args);
??});
??bean?=?getObjectForBeanInstance(sharedInstance,?name,?beanName,?mbd);
}?else?if?(mbd.isPrototype())?{
????Object?prototypeInstance?=?createBean(beanName,?mbd,?args);
????bean?=?getObjectForBeanInstance(prototypeInstance,?name,?beanName,?mbd);
}?else?{
????....
}
這段代碼我為了好演示，看起來更清晰，我特地簡化過的。它的主要邏輯如下：- 判斷如果scope是singleton，則調(diào)用getSingleton方法獲取實例。
- 如果scope是prototype，則直接創(chuàng)建bean實例，每次會創(chuàng)建一個新實例。
- 如果scope是其他值，則允許我們自定bean的創(chuàng)建過程。
public?Object?getSingleton(String?beanName,?ObjectFactory?singletonFactory)?{
??Assert.notNull(beanName,?"Bean?name?must?not?be?null");
??synchronized?(this.singletonObjects)?{
???Object?singletonObject?=?this.singletonObjects.get(beanName);
???if?(singletonObject?==?null)?{
??????????singletonObject?=?singletonFactory.getObject();
?????????if?(newSingleton)?{
???????????addSingleton(beanName,?singletonObject);
????????}
???}
???return?singletonObject;
??}
}
有個關(guān)鍵的singletonObjects對象，其實是一個ConcurrentHashMap集合：private?final?Map?singletonObjects?=?new?ConcurrentHashMap<>(256);
getSingleton方法的主要邏輯如下：- 根據(jù)beanName先從singletonObjects集合中獲取bean實例。
- 如果bean實例不為空，則直接返回該實例。
- 如果bean實例為空，則通過getObject方法創(chuàng)建bean實例，然后通過addSingleton方法，將該bean實例添加到singletonObjects集合中。
- 下次再通過beanName從singletonObjects集合中，就能獲取到bean實例了。
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