一篇文章教你使用枚舉來實現java單例模式

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傳統的單例寫法解決瞭什麼問題

首先，在大多數情況下(不包含面試)，傳統的單例寫法已經完全夠用瞭。通過 synchronized 關鍵字解決瞭多線程並發使用。

    public synchronized static SingleClassV1 getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new SingleClassV1();
        }
        return instance;
    }

考慮到每次獲取單例對象都需要加鎖，解鎖。又有人發明瞭雙重鎖校驗 + volatile 關鍵字模式：

    private static volatile SingleClassV2 instance;
    public static SingletonV2 getInstance() {
         if(instance == null){
             synchronized (SingletonV2.class){
                 if(instance == null){
                     instance = new SingletonV2();
                 }
             }
         }
         return instance;
     }

另外一種為瞭解決單例被重復初始化的寫法：利用類隻會被初始化一次的特性，又有人發明出來一種內部類單例的寫法。

     private static class SingletonHolder {
         private static final SingletonV3 INSTANCE = new SingletonV3();
     }
     public static final SingletonV3 getInstance() {
         return SingletonHolder.INSTANCE;
     }

仍然存在的問題

由於 java 中有反射 API 這種變態的存在，以上所有的私有構造方法在反射面前都是毛毛雨。

    Class<?> clazzV2 = Class.forName(SingleClassV2.class.getName());
    Constructor<?> constructor = clazzV2.getDeclaredConstructors()[0];
    constructor.setAccessible(true);
    Object o = constructor.newInstance();

看來私有方法是防君子不防小人

為什麼枚舉就沒有問題

我們來先看一下基於枚舉的單例是什麼樣的。

public enum SingleClassV4 {
    INSTANCE;
    public String doSomeThing(){
        return "hello world";
    }
}

當然，從 java 代碼是看不出來任何端倪的。再使用 javap 看一下字節碼。

public final class git.frank.SingleClassV4 extends java.lang.Enum<git.frank.SingleClassV4>
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_FINAL, ACC_SUPER, ACC_ENUM

可以發現，枚舉類型會幫我們自動繼承 java.lang.Enum 類。並且，在 flags 中該類被添加瞭 ACC_ENUM 標識。然後，再看一下枚舉類的構造方法：

  private git.frank.SingleClassV4();
    descriptor: (Ljava/lang/String;I)V
    flags: ACC_PRIVATE
    Code:
      stack=3, locals=3, args_size=3
         0: aload_0
         1: aload_1
         2: iload_2
         3: invokespecial #6                  
         // Method java/lang/Enum."<init>":(Ljava/lang/String;I)V
         6: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0//加入Java開發交流君樣：756584822一起吹水聊天
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       7     0  this   Lgit/frank/SingleClassV4;
    Signature: #29                          // ()V

枚舉類也是要有構造方法的，而且也和普通的類沒什麼不同，也一樣可以通過反射獲取到：

接下來，讓我們通過反射 invoke 一下他的構造方法看看會發生什麼：

constructor.newInstance();

結果如下：

Exception in thread “main” java.lang.IllegalArgumentException: Cannot reflectively create enum objects at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:417)

通過看 newInstance 方法代碼的話，就很容易知道原因瞭：

    public T newInstance(Object ... initargs)
        throws InstantiationException, IllegalAccessException,
               IllegalArgumentException, InvocationTargetException
    {//加入Java開發交流君樣：756584822一起吹水聊天
        ...
        if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
            throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
        ...
        T inst = (T) ca.newInstance(initargs);
        return inst;
    }

java 的反射 API 在創建對象實例是判斷瞭當前類是否是枚舉類型，否則就拋異常出來。

總結

在傳統的單例寫法中，由於私有構造方法並不能完全杜絕從外部創建實例，所以嚴格來說那些單例的實現方式是存在漏洞的。

由於 java 的反射 API 已經通過寫死的方式限制瞭不能為枚舉類型創建實例，所以… 也算瞭解決瞭吧。哎呀，這個東西是也是面試被問到的，正常人誰會用反射這種外掛去突破單例。

本篇文章就到這裡瞭，希望能給你帶來幫助，也希望您能夠多多關註WalkonNet的更多內容！

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