面试之单例模式

单例模式在VTS项目中的应用

单例模式在一个类仅需要一个实例的时候使用;

在VTS项目中,session层有多个模块,每个模块处理不同的功能,项目中使用单例模式实现了一个模板类,各个模块提供了一个静态方法,以得到这个唯一实例。

单例模式面试中是常考的设计模式之一,相关面试内容涵盖概念、实现方式、线程安全、破坏及防范等方面。 ### 单例模式的概念 单例模式(Singleton)是一种常见的设计模式,主要用于保证一个类在系统中只有一个实例,并提供一个全局访问点,在资源管理(如配置类、日志类、线程池、驱动类)中非常常用[^3]。 ### 实现方式 单例模式的实现主要有饿汉式和懒汉式两种方式: - **饿汉式(Hungry Singleton)**:在程序加载时就创建好实例,不管是否使用。天然线程安全(因为只构造一次),但如果实例较大或不一定用到,会造成资源浪费。示例代码如下: ```cpp class Singleton { private: static Singleton* instance; Singleton() {} public: static Singleton* getInstance() { return instance; } }; Singleton* Singleton::instance = new Singleton(); ``` - **懒汉式(Lazy Singleton)**:类加载不会导致该单实例对象被创建,而是首次使用该对象时才会创建[^3][^4]。 ### 线程安全问题 不同实现方式下获取单例对象(即调用`getInstance`)时的线程安全情况不同: - 饿汉式:类加载就会导致该单实例对象被创建,天然线程安全[^3][^4]。 - 懒汉式:首次使用该对象时才会创建,需要额外处理来保证线程安全[^4]。 ### 破坏单例及防范措施 单例可能会被反射、反序列化和对象克隆破坏,防范措施如下: - 为防止反射和反序列化破坏单例,可以在单例类的私有构造函数中添加逻辑,判断是否已经创建过实例,如果是则抛出异常。 - 对于对象克隆,可以重写`clone`方法,返回单例实例而不是创建新的实例。 - 对于枚举类型的单例,由于其本身的特性,天然防止了反射、反序列化和对象克隆的破坏[^5]。 ### 常见面试面试中还可能会出现对代码细节的提问,例如在饿汉式实现中: ```java public final class Singleton implements Serializable { private Singleton() { } private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; } public Object readResolve() { return INSTANCE; } } ``` 可能会被问到诸如“为什么加`final`”“如果实现了序列化接口,还要做什么来防止反序列化破坏单例”“为什么设置为私有,是否能防止反射创建新的实例”等问题[^4]。
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