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2021
02-21

Java中Singleton的3种实现方式详解

一、什么是Singleton？

《设计模式》的作者、Eclipse和 Junit 的开发者 Erich Gamma 在它的理论体系中将 Singleton 定义为仅仅被实例化一次的类。在当今面向对象程序的实际开发中，Singleton 通常被用来代表一个无状态的对象，例如函数和那些本质上唯一的系统组件。

值得注意的是，使类成为 Singleton 会使得它的客户端测试变得非常困难，因为我们不可能给Singleton替换模拟实现，除非我们实现一个充当其类型的接口。

实现 Singleton 有三种常见方法，他们或是保持构造器私有并导出公有的静态成员，或是声明一个包含单个元素的枚举类型。

二、Singleton实现 —— 构造器私有

1、公有静态成员为一个final域

//Singleton with public final field 
public class Elvis { 
 public static final Elvis INSTANCE = new Elvis(); 
 pritvate Elvis() { ... } 
 public void leaveTheBuilding() { ... }
}

在这个类中，我们仅仅拥有一个私有的构造器，它也只在初始化final域时被调用一次。由于缺少可以使用的构造器，后续的程序无法再创建 Elvis 对象。这保证了在该Java程序的整个生命周期中， Elvis 对象有且只有一个存在。

但需要注意的是，一些高权限的客户端可以借助 AccessibleObject.setAccessible 方法通过反射机制调用私有的构造器。为了避免这样的可能的攻击，可以修改构造器，让它在被要求创建第二个实例的时候抛出异常。

公有域方法的主要优势在于，API很清楚地表明了这个类是一个 Singleton ，毕竟这是一个公有的静态属性。另外，这个方法要更加简单。

2、公有静态成员为一个静态工厂方法

//Singleton with static factory
public class Elvis { 
 private static final Elvis INSTANCE = new Elvis(); 
 pritvate Elvis() { ... } 
 public static Elvis getInstance(){ return INSTANCE; }
 public void leaveTheBuilding(){ ... }
}

显然，无论怎样调用 getInstance 方法，返回的都是同一个对象的引用。注意上面提示的反射攻击问题依然存在。

静态工厂方法有三大优势

  • 第一，它提供了更多的灵活性，在不改变API的前提下，我们可以轻易地自由调整这个类是否是Singleton。工厂方法返回该类的唯一实例，但它很容易修改成别的样子，例如为每个调用该方法的线程提供唯一实例。
  • 第二，如果程序需要，我们可以编写一个泛型 Singleton 工厂。
  • 第三，我们可以通过方法引用作为提供者，比如 Elvis::instance 就是一个 Supplier< Elvis >

（注：方法引用是Java8的一个新特性）

除非我们需要上述的其中一种优势，我们还是应该选择更简单易懂的使用公有域的方法。

3、将利用上述方法实现的Singleton类变为可序列化的

使用上述两种方法实现的 Singleton ，要把他们变成可序列化的，不能仅仅在声明中加上 implements Serializable 。为了维护并保证 Singleton ，我们必须生命所有实例域都是瞬时的，并提供一个 readResolve 方法。否则在我们每次序列化时都会创建一个新的实例。为了防止这种情况，我们要在 Elvis 类中加入如下这样的 readResolve 方法。

//readResolve method to preserve singleton property 
 private Object readResolve(){
 //Return the one true Elvis and let the garbage collector take care of the Elvis impersonator
 return INSTANCE;
 }

三、Singleton实现 —— 声明包含单个元素的枚举类型

//Enum singleton - the preferred approach
public enum Elvis{
 INSTANCE;
 public void leaveTheBuilding(){ ... }
}

这种方法在功能上与公有域方法相似，但更加简洁，无偿地提供了序列化机制，绝对防止多次实例化，即使是在面对复杂的序列化或者反射攻击的时候。 虽然这种方法还没有广泛采用，但是单元素的枚举类型经常成为实现 Singleton 的最佳方法。 注意，如果 Singleton 必须扩展一个超类，而不是扩展 Enum 的时候，则不宜使用这个方法（虽然可以声明枚举去实现接口）。

总结

到此这篇关于Java中Singleton的3种实现方式的文章就介绍到这了,更多相关Java Singleton实现方式内容请搜索自学编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持自学编程网！

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