关于单例模式的总结

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常用的单例模式基本上只有静态内部类和枚举两种形式:

枚举

public enum SomeThing {
    INSTANCE;
    private Resource instance;
    SomeThing() {
        instance = new Resource();
    }
    public Resource getInstance() {
        return instance;
    }
}

用法:

public static void main(String[] args) {
    SomeThing.INSTANCE.getInstance();
}

静态内部类

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

用法:

public static void main(String[] args) {
    Singleton.getInstance();
}

Joshua Bloch大神在《Effective Java》中明确表达过的观点:

使用枚举实现单例的方法虽然还没有广泛采用,但是单元素的枚举类型已经成为实现Singleton的最佳方法。

通过枚举实现单例主要有以下几个优点:

1)枚举实现单例的代码会精简很多。

仔细阅读单例模式的七种写法可以发现大部分代码出于对线程安全问题的考虑,为了在保证线程安全和锁粒度之间做权衡,代码难免会写的复杂些。相比之下可以发现,枚举实现单例的代码会精简很多。

2)枚举可解决线程安全问题

关于枚举的实现。这部分内容可以参考另外一篇博文《深度分析Java的枚举类型—-枚举的线程安全性及序列化问题》

定义枚举时使用enum和class一样,是Java中的一个关键字。就像class对应用一个Class类一样,enum也对应有一个Enum类。

通过将定义好的枚举反编译,我们就能发现,其实枚举在经过javac的编译之后,会被转换成形如public final class T extends Enum的定义。

而且,枚举中的各个枚举项同事通过static来定义的。如:

public enum T {
    SPRING,SUMMER,AUTUMN,WINTER;
}

反编译后代码为:

public final class T extends Enum
{
    //省略部分内容
    public static final T SPRING;
    public static final T SUMMER;
    public static final T AUTUMN;
    public static final T WINTER;
    private static final T ENUM$VALUES[];
    static
    {
        SPRING = new T("SPRING", 0);
        SUMMER = new T("SUMMER", 1);
        AUTUMN = new T("AUTUMN", 2);
        WINTER = new T("WINTER", 3);
        ENUM$VALUES = (new T[] {
            SPRING, SUMMER, AUTUMN, WINTER
        });
    }
}

了解JVM的类加载机制的朋友应该对这部分比较清楚。static类型的属性会在类被加载之后被初始化,在深度分析Java的ClassLoader机制(源码级别)中介绍过,当一个Java类第一次被真正使用到的时候静态资源被初始化、Java类的加载和初始化过程都是线程安全的(因为虚拟机在加载枚举的类的时候,会使用ClassLoader的loadClass方法,而这个方法使用同步代码块保证了线程安全,ClassLoaderloadClass方法在加载类的时候使用了synchronized关键字。)所以,创建一个enum类型是线程安全的。

也就是说,我们定义的一个枚举,在第一次被真正用到的时候,会被虚拟机加载并初始化,而这个初始化过程是线程安全的。而我们知道,解决单例的并发问题,主要解决的就是初始化过程中的线程安全问题。

所以,由于枚举的以上特性,枚举实现的单例是天生线程安全的。

3)枚举可避免反序列化破坏单例

枚举可避免反序列化破坏单例前面我们提到过,使用“双重校验锁”实现的单例其实是存在一定问题的,就是这种单例有可能被序列化锁破坏,关于这种破坏及解决办法,参看单例与序列化的那些事儿,这里不做更加详细的说明了。

那么,对于序列化这件事情,为什么枚举又有先天的优势了呢?答案可以在Java Object Serialization Specification 中找到答案。其中专门对枚举的序列化做了如下规定:

大概意思就是:在序列化的时候Java仅仅是将枚举对象的name属性输出到结果中,反序列化的时候则是通过java.lang.EnumvalueOf方法来根据名字查找枚举对象。同时,编译器是不允许任何对这种序列化机制的定制的,因此禁用了writeObjectreadObject等方法。

除此之外,在序列化方面,Java中有明确规定,枚举的序列化和反序列化是有特殊定制的。这就可以避免反序列化过程中由于反射而导致的单例被破坏问题。

4)枚举可避免反射破坏单例

普通的Java类的反序列化过程中,会通过反射调用类的默认构造函数来初始化对象。所以,即使单例中构造函数是私有的,也会被反射给破坏掉。由于反序列化后的对象是重新new出来的,所以这就破坏了单例。由于枚举类不能在外部实例化对象,并且无偿提供了序列化机制,绝对防止了多次实例化。

因为枚举的反序列化并不是通过反射实现的。所以,也就不会发生由于反序列化导致的单例破坏问题。这部分内容在《深度分析Java的枚举类型—-枚举的线程安全性及序列化问题》中也有更加详细的介绍,还展示了部分代码,感兴趣的朋友可以前往阅读。

总结

在所有的单例实现方式中,枚举是一种在代码写法上最简单的方式,之所以代码十分简洁,是因为Java给我们提供了enum关键字,我们便可以很方便的声明一个枚举类型,而不需要关心其初始化过程中的线程安全问题,因为枚举类在被虚拟机加载的时候会保证线程安全的被初始化。

参考文章:

https://blog.csdn.net/moakun/article/details/80688851

http://cantellow.iteye.com/blog/838473

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