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Java設計模式之單例模式以及單例所引發(fā)的思考

更新時間:2018年12月07日13時58分來源:傳智播客瀏覽次數:

SpringSecurity方法級別的權限控制

引言

Spring Security是一個能夠為基于Spring的企業(yè)應用系統(tǒng)提供安全訪問控制解決方案的安全框架，它利用Spring IOC、DI和AOP功能，為企業(yè)應用系統(tǒng)提供聲明式的安全訪問控制功能，簡化企業(yè)系統(tǒng)為了安全控制而編寫大量重復代碼的工作，Spring Security支持Url級別的權限控制，同樣也支持方法級別的權限控制，今天主要介紹Spring Security方法級別的權限控制。

Spring Security方法級別權限控制方式

Spring Security方法級別權限控制主要有以下幾種方式：

• intercept-methods定義方法權限控制。

• 使用pointcut定義方法權限控制。

• 使用JSR-250注解定義方法權限控制。

• 使用@Secured注解定義方法權限控制。

• 注解使用表達式定義方法權限控制。

項目搭建

要想實現Spring Security方法級別的權限控制，必須先將項目搭建起來。

創(chuàng)建名稱為Spring-Security的web項目

在pom.xml文件中引入相關的依賴包。

/**
* 單例設計模式之懶漢式
* @author nianqiang
*/
public class SingletonClass {

    // 私有化及volatile修飾成員類
    private static volatile SingletonClass instance = null;

    // 向外提供靜態(tài)創(chuàng)建對象實例
    public static SingletonClass getInstance() {
           // 只有調用當前靜態(tài)方法，才返回當前類的實例
           if (instance == null) {
              instance = new SingletonClass();
           }
       return instance;
    }

    // 私有化構造
    private SingletonClass() { }
}

運行測試：

public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        SingletonClass singletonClass = SingletonClass.getInstance();
        System.out.println(singletonClass);
    }
}

java

3.2. 餓漢式單例

/**
* java 設計模式之餓漢式實現
* @author nianqiang
*/
public class Singleton {

    // 私有化構造
    private Singleton() {}

    // 設置成員屬性時就創(chuàng)建當前的實例
    private static final Singleton instance = new Singleton();

    // 向外提供靜態(tài)方法訪問返回該類的實例
    public static Singleton getInstance() {
       return instance;
    }
}

運行測試：

public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        Singleton singleton = Singleton.getInstance();
        System.out.println(singleton);
    }
}

結果：

由上述實現方式，我們可以得到結論：餓漢式單例中 instance 的初始化是在類加載時進行的，而類的加載是由 ClassLoader 來完成，這個過程由 JVM 來保證同步，所以這種方式天生是線程安全的。它的缺點也顯而易見：容易造成資源的浪費，并且如果構造方法中處理過多，還有可能引發(fā)性能問題。

3.3. 雙重檢查鎖單例

/**
* Java設計模式之雙重檢查鎖單例
* @author nianqiang
*/
public class Singleton {

    private static volatile Singleton instance = null;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {

       if (instance == null) {

           synchronized (Singleton1.class) {

              if (instance == null) {

                  instance = new Singleton();
              }
           }
       }
       return instance;
    }
}

運行測試：

public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        Singleton singleton = Singleton.getInstance();
        System.out.println(singleton);
    }
}

結果：

上述的設計是當前用的比較多的一種，也是設計的比較巧妙的方式。我們接下來就仔細的分析一下上面的單例模式。

• 懶漢式的加強版：保證第一次使用的時候創(chuàng)建該類的實體對象。

• 線程安全：在多線程環(huán)境中如何高效的使用線程鎖機制來解決線程安全的問題，這里的設計是使用同步代碼塊最大限度的提高效率。

• 提高性能：在多線程環(huán)境下，如果只有一次檢查if (instance == null) 的話，相當于為了解決 1% 幾率的同步問題，而使用了一個 100% 出現的防護盾。雙重檢查就是把 100% 出現的防護盾，也改為 1% 的幾率出現。只有 instance 為 null 的時候，才進入 synchronized 的代碼段——大大減少了幾率。

• private static volatile Singleton instance = null;

關鍵詞 volatile 的作用：

– 內存可見性：可見性的意思是當一個線程修改一個共享變量時，另外一個線程能讀到這個修改的值。就是相當于共享同一塊內存區(qū)域。

– 禁止指令重排：雙重檢查鎖單例中利用的就是這一點。那什么是指令重排呢?指令重排是指計算機為了提高執(zhí)行效率，會做一些優(yōu)化，在不影響最終結果的情況下，可能會對一些語句的執(zhí)行順序進行調整。

3.4. 靜態(tài)內部類單例

/**
* 單例設計模式之靜態(tài)內部類實現
*
* @author nianqiang
*/
public class Singleton {

    // 提供私有構造，目的防止外部new對象
    private Singleton() { }

    // 私有靜態(tài)內部類提供當前對象的的實例
    private static class InnerClass {
       private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    // 外部提供當前類的對象的實例
    public static Singleton getInstance() {
       return InnerClass.INSTANCE;
    }
}

運行測試：

public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        Singleton singleton = Singleton.getInstance();
        System.out.println(singleton);
    }
}

結果：

上述內部類實現的單例中，由于 InnerClass 是一個內部類，只在外部類的 Singleton 的 getInstance() 中被使用，所以它被加載的時機只會在 getInstance() 方法第一次被調用的時候。并且 InnerClass 初始化的時候會由 ClassLoader 來保證同步。這種設計單例是一個巧妙的利用的內部類的加載機制來實現的，但是為什么只能是靜態(tài)的內部類呢?如果內部類不是靜態(tài)的結果如何呢? 答案是必須要把內部類設置成靜態(tài)的，如果內部類設置的不是靜態(tài)的，那么編譯器會報一個異常信息如下：

java

那么我們來解釋一下出現上述問題的原因，如果使用一個類的靜態(tài)成員，需要先把這個類加載到虛擬機中，而成員內部類是需要由外部類對象 new 一個實例才可以使用，這就無法做到靜態(tài)成員的要求。所以 Java 不允許非靜態(tài)內部類持有靜態(tài)的聲明。此時必須將當前的內部類加上static修飾。

4. 總結

以上我們就學習了關于設計模式中的單例模式在實際開發(fā)中常用的實現方式，以及各個實現方式的優(yōu)缺點，那么在開發(fā)中根據實際的業(yè)務需求選擇不同的單例模式即可。一般情況下單例模式在多線程環(huán)境下使用的時候需要特別注意的是線程安全相關的問題。

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