面试题：Java项目中常见的反模式有哪些及如何识别单例模式的反模式

Java项目中常见的反模式

上帝类（God Class）：
- 表现：一个类承担了过多的职责，拥有大量的方法和属性，几乎与系统中其他大部分类都有交互。例如，在一个电商系统中，有一个“全能业务类”，它既处理用户登录注册，又处理商品的添加、删除、修改，还负责订单的生成、支付和物流跟踪等所有核心业务逻辑。
- 识别方法：如果一个类的代码行数非常多，方法数量众多，并且这些方法涉及到多个不同的业务领域，或者该类与系统中大量其他类存在耦合关系，就可能是上帝类。
重复代码（Duplicated Code）：
- 表现：在项目的不同地方出现了几乎相同或相似的代码片段。比如在一个Web应用中，在处理用户登录和用户注册的代码里，都有一段几乎一样的验证用户输入合法性的代码，只是变量名稍有不同。
- 识别方法：通过代码审查，人工观察代码片段的相似性。也可以借助一些工具，如PMD等静态代码分析工具，这些工具能够扫描代码库，发现重复度较高的代码块。
过度耦合（Over - Coupling）：
- 表现：类与类之间的依赖关系过于紧密，一个类的变化很可能导致多个其他类需要修改。例如，在一个游戏开发项目中，游戏角色类直接依赖于游戏地图的具体实现类，当游戏地图的实现方式改变时，游戏角色类必须跟着修改。
- 识别方法：查看类的成员变量类型和方法参数类型，如果一个类的成员变量或方法参数中有大量来自其他具体类（而非接口或抽象类），说明这个类与这些具体类耦合度较高。同时，如果修改一个类，发现有许多其他类都需要跟着修改，也表明存在过度耦合。

单例模式使用过程中可能出现的反模式

多线程环境下单例创建的不合理情况：
- 懒汉式单例（非线程安全）：
  - 代码示例：

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

 - **问题分析**：在多线程环境下，当多个线程同时调用`getInstance`方法且`instance`为`null`时，可能会有多个线程都通过了`if (instance == null)`的判断，从而创建多个单例实例，破坏了单例模式的唯一性。
 - **对系统造成的影响**：系统中可能出现多个本该唯一的对象实例，导致数据不一致。例如，在数据库连接单例模式中，如果出现多个数据库连接实例，可能会导致数据库资源的浪费，并且在对数据库进行操作时，可能因为不同实例的状态不同而出现数据错误。

双重检查锁定（早期实现存在问题）：
- 代码示例（早期错误版本）：

public class DoubleCheckedLockingSingleton {
    private static DoubleCheckedLockingSingleton instance;
    private DoubleCheckedLockingSingleton() {}
    public static DoubleCheckedLockingSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (DoubleCheckedLockingSingleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new DoubleCheckedLockingSingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

 - **问题分析**：在Java内存模型中，`instance = new DoubleCheckedLockingSingleton();`这行代码并非原子操作，它分为三步：分配内存空间、初始化对象、将`instance`指向分配的内存空间。在多线程环境下，由于指令重排序，可能会出现先执行了第三步，再执行第二步的情况。此时，如果另一个线程在`instance`指向内存空间但还未初始化对象时访问`instance`，就会使用到未初始化完全的对象，导致程序出错。
 - **对系统造成的影响**：可能导致程序出现难以调试的错误，因为这种错误可能间歇性出现，依赖于线程的执行顺序和指令重排序的时机。程序可能在某些情况下正常运行，而在另一些情况下出现空指针异常或其他逻辑错误。

2. 正确的解决方式：

懒汉式单例（线程安全）：
- 代码示例：

public class ThreadSafeLazySingleton {
    private static ThreadSafeLazySingleton instance;
    private ThreadSafeLazySingleton() {}
    public static synchronized ThreadSafeLazySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new ThreadSafeLazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

 - **原理**：通过在`getInstance`方法上加`synchronized`关键字，保证同一时间只有一个线程能进入该方法，从而避免了多线程下创建多个实例的问题。但这种方式会导致每次调用`getInstance`方法都需要进行同步操作，性能较低。

双重检查锁定（改进版本）：
- 代码示例：

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

 - **原理**：通过给`instance`加上`volatile`关键字，禁止了指令重排序，保证了`instance`初始化完成后才会被其他线程访问，同时结合双重检查锁定机制，既保证了线程安全，又提高了性能。

饿汉式单例：
- 代码示例：

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

 - **原理**：在类加载时就创建单例实例，由于类加载机制本身是线程安全的，所以这种方式天然线程安全。但它的缺点是如果单例对象创建成本较高，且可能一直不会被使用，会造成资源浪费。

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面试题：Java项目中常见的反模式有哪些及如何识别单例模式的反模式

知识考点

面试题答案

Java项目中常见的反模式

单例模式使用过程中可能出现的反模式