Java中Singleton的3種實現方式詳解

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一、什麼是Singleton？

《設計模式》的作者、Eclipse和 Junit 的開發者 Erich Gamma 在它的理論體系中將 Singleton 定義為僅僅被實例化一次的類。在當今面向對象程序的實際開發中，Singleton 通常被用來代表一個無狀態的對象，例如函數和那些本質上唯一的系統組件。

值得註意的是，使類成為 Singleton 會使得它的客戶端測試變得非常困難，因為我們不可能給Singleton替換模擬實現，除非我們實現一個充當其類型的接口。

實現 Singleton 有三種常見方法，他們或是保持構造器私有並導出公有的靜態成員，或是聲明一個包含單個元素的枚舉類型。

二、Singleton實現 —— 構造器私有

1、公有靜態成員為一個final域

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

在這個類中，我們僅僅擁有一個私有的構造器，它也隻在初始化final域時被調用一次。由於缺少可以使用的構造器，後續的程序無法再創建 Elvis 對象。這保證瞭在該Java程序的整個生命周期中， Elvis 對象有且隻有一個存在。

但需要註意的是，一些高權限的客戶端可以借助 AccessibleObject.setAccessible 方法通過反射機制調用私有的構造器。為瞭避免這樣的可能的攻擊，可以修改構造器，讓它在被要求創建第二個實例的時候拋出異常。

公有域方法的主要優勢在於，API很清楚地表明瞭這個類是一個 Singleton ，畢竟這是一個公有的靜態屬性。另外，這個方法要更加簡單。

2、公有靜態成員為一個靜態工廠方法

//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(){ ... }
}

顯然，無論怎樣調用 getInstance 方法，返回的都是同一個對象的引用。註意上面提示的反射攻擊問題依然存在。

靜態工廠方法有三大優勢

  • 第一，它提供瞭更多的靈活性，在不改變API的前提下，我們可以輕易地自由調整這個類是否是Singleton。工廠方法返回該類的唯一實例，但它很容易修改成別的樣子，例如為每個調用該方法的線程提供唯一實例。
  • 第二，如果程序需要，我們可以編寫一個泛型 Singleton 工廠。
  • 第三，我們可以通過方法引用作為提供者，比如 Elvis::instance 就是一個 Supplier< Elvis >

（註：方法引用是Java8的一個新特性）

除非我們需要上述的其中一種優勢，我們還是應該選擇更簡單易懂的使用公有域的方法。

3、將利用上述方法實現的Singleton類變為可序列化的

使用上述兩種方法實現的 Singleton ，要把他們變成可序列化的，不能僅僅在聲明中加上 implements Serializable 。為瞭維護並保證 Singleton ，我們必須生命所有實例域都是瞬時的，並提供一個 readResolve 方法。否則在我們每次序列化時都會創建一個新的實例。為瞭防止這種情況，我們要在 Elvis 類中加入如下這樣的 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實現 —— 聲明包含單個元素的枚舉類型

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

這種方法在功能上與公有域方法相似，但更加簡潔，無償地提供瞭序列化機制，絕對防止多次實例化，即使是在面對復雜的序列化或者反射攻擊的時候。 雖然這種方法還沒有廣泛采用，但是單元素的枚舉類型經常成為實現 Singleton 的最佳方法。 註意，如果 Singleton 必須擴展一個超類，而不是擴展 Enum 的時候，則不宜使用這個方法（雖然可以聲明枚舉去實現接口）。

總結

到此這篇關於Java中Singleton的3種實現方式的文章就介紹到這瞭,更多相關Java Singleton實現方式內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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