基于enum的单例

一个老问题的现代视角

这种方法通过利用Java的保证来实现单例，即任何enum值在Java程序中只实例化一次，并且enum为线程安全提供了隐式支持。由于Java枚举值是全局可访问的，因此它们可以作为单例使用。

public enum Singleton {
    SINGLETON; 
    public void method() { }
}

这是如何工作的呢?好吧，代码的第二行可以被认为是这样的:

public final static Singleton SINGLETON = new Singleton(); 

我们得到了早期初始化的单例。

记住，因为这是一个枚举，你总是可以通过Singleton访问实例。单例也是:

Singleton s = Singleton.SINGLETON;

优势

To prevent creating other instances of singleton during deserialization use enum based singleton because serialization of enum is taken care by JVM. Enum serialization and deserialization work differently than for normal java objects. The only thing that gets serialized is the name of the enum value. During the deserialization process, the enum valueOf method is used with the deserialized name to get the desired instance. Enum based singleton allows to protect itself from reflection attacks. The enum type actually extends the java Enum class. The reason that reflection cannot be used to instantiate objects of enum type is that the java specification disallows and that rule is coded in the implementation of the newInstance method of the Constructor class, which is usually used for creating objects via reflection:

if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
    throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");

Enum不应该被克隆，因为每个值必须只有一个实例。 所有单例实现中最简洁的代码。

缺点

The enum based singleton does not allow lazy initialization. If you changed your design and wanted to convert your singleton to multiton, enum would not allow this. The multiton pattern is used for the controlled creation of multiple instances, which it manages through the use of a map. Rather than having a single instance per application (e.g. the java.lang.Runtime) the multiton pattern instead ensures a single instance per key. Enum appears only in Java 5 so you can not use it in the prior version.

单例模式有几种实现方式，每一种都有优缺点。

急装单件 双重检查锁定单例 初始化-按需holder习语 基于enum的单例

详细的描述每个都太啰嗦了，所以我只是放了一个链接到一篇好文章-所有你想知道的关于Singleton

Something none of the other answers have covered that make enums particularly powerful are the ability to have template methods. Methods can be part of the base enum and overridden by each type. And, with the behavior attached to the enum, it often eliminates the need for if-else constructs or switch statements as this blog post demonstrates - where enum.method() does what originally would be executed inside the conditional. The same example also shows the use of static imports with enums as well producing much cleaner DSL like code.

其他一些有趣的特性包括枚举提供equals()、toString()和hashCode()的实现，并实现Serializable和Comparable。

我强烈推荐Bruce Eckel的《Thinking in Java》第4版，它用了整整一章来讨论这个主题。特别具有启发性的例子是将石头剪子布(即RoShamBo)游戏作为枚举。

为什么要使用编程语言的特性?我们有语言的原因是

程序员以计算机可以使用的形式有效而正确地表达算法。 维护人员理解他人编写的算法并正确地进行更改。

枚举提高了正确性和可读性的可能性，而无需编写大量的样板文件。如果你愿意写样板文件，那么你可以“模拟”枚举:

public class Color {
    private Color() {} // Prevent others from making colors.
    public static final Color RED = new Color();
    public static final Color AMBER = new Color();
    public static final Color GREEN = new Color();
}

现在你可以这样写:

Color trafficLightColor = Color.RED;

上面的样板具有与

public enum Color { RED, AMBER, GREEN };

两者都提供来自编译器的相同级别的检查帮助。样板文件只是更多的输入。但是节省大量的输入使程序员更有效率(见1)，所以这是一个值得的特性。

至少还有一个原因是值得的:

Switch语句

上面的静态最终枚举模拟没有给你的一件事是良好的开关情况。对于枚举类型，Java开关使用其变量的类型来推断枚举情况的范围，因此对于上面的枚举Color，你只需要说:

Color color = ... ;
switch (color) {
    case RED:
        ...
        break;
}

注意它不是颜色。箱子里有红色。如果你不使用enum，使用switch的命名量的唯一方法是:

public Class Color {
    public static final int RED = 0;
    public static final int AMBER = 1;
    public static final int GREEN = 2;
}

但是现在保存颜色的变量必须是int类型。漂亮的编译器检查枚举和静态最终模拟消失了。不快乐。

折衷的方法是在模拟中使用标量值成员:

public class Color {
    public static final int RED_TAG = 1;
    public static final int AMBER_TAG = 2;
    public static final int GREEN_TAG = 3;

    public final int tag;

    private Color(int tag) { this.tag = tag; } 
    public static final Color RED = new Color(RED_TAG);
    public static final Color AMBER = new Color(AMBER_TAG);
    public static final Color GREEN = new Color(GREEN_TAG);
}

Now:

Color color = ... ;
switch (color.tag) {
    case Color.RED_TAG:
        ...
        break;
}

但请注意，更多的是样板文件!

使用枚举作为单例

从上面的样板，你可以看到为什么枚举提供了一种实现单例的方法。而不是写:

public class SingletonClass {
    public static final void INSTANCE = new SingletonClass();
    private SingletonClass() {}

    // all the methods and instance data for the class here
}

然后访问它

SingletonClass.INSTANCE

我们可以说

public enum SingletonClass {
    INSTANCE;

    // all the methods and instance data for the class here
}

which gives us the same thing. We can get away with this because Java enums are implemented as full classes with only a little syntactic sugar sprinkled over the top. This is again less boilerplate, but it's non-obvious unless the idiom is familiar to you. I also dislike the fact that you get the various enum functions even though they don't make much sense for the singleton: ord and values, etc. (There's actually a trickier simulation where Color extends Integer that will work with switch, but it's so tricky that it even more clearly shows why enum is a better idea.)

线程安全

只有在没有锁定的情况下惰性地创建单例时，线程安全才会成为潜在的问题。

public class SingletonClass {
    private static SingletonClass INSTANCE;
    private SingletonClass() {}
    public SingletonClass getInstance() {
        if (INSTANCE == null) INSTANCE = new SingletonClass();
        return INSTANCE;
    }

    // all the methods and instance data for the class here
}

如果许多线程同时调用getInstance，而INSTANCE仍然为空，则可以创建任意数量的实例。这很糟糕。唯一的解决方案是添加同步访问来保护变量INSTANCE。

然而，上面的静态最终代码没有这个问题。它在类加载时急切地创建实例。类加载是同步的。

enum单例实际上是惰性的，因为它直到第一次使用才初始化。Java初始化也是同步的，因此多个线程不能初始化instance的多个实例。你得到了一个惰性初始化的单例，只有很少的代码。唯一的缺点是语法相当模糊。您需要了解习惯用法或彻底理解类加载和初始化是如何工作的，才能了解发生了什么。

枚举以自记录的方式枚举一组固定的值。 它们使您的代码更显式，也更不容易出错。

为什么不使用String，或int，而不是Enum常量?

编译器不允许错别字，也不允许出值的修正 设置，因为枚举本身就是类型。后果: 你不需要写一个先决条件(或手册)来确保你的论点在有效范围内。 类型不变式是免费的。 枚举可以有行为，就像任何其他类一样。 无论如何，您可能需要类似数量的内存来使用string(这取决于Enum的复杂性)。

此外，Enum的每个实例都是一个类，您可以为其定义单独的行为。

另外，它们在创建实例时(当枚举被加载时)确保线程安全，这在简化单例模式中有很好的应用。

这篇博客说明了它的一些应用，比如解析器的状态机。

我会使用枚举作为有用的映射工具，避免使用多个if-else 前提是实现了一些方法。

public enum Mapping {

    ONE("1"),
    TWO("2");

    private String label;

    private Mapping(String label){
        this.label = label;
    }

    public static Mapping by(String label) {

        for(Mapping m: values() {
            if(m.label.equals(label)) return m;
        }

        return null;
    }

}

因此by(String label)方法允许您通过非枚举获取枚举值。此外，还可以创建两个枚举之间的映射。还可以尝试“1对多”或“多对多”，除了“一对一”的默认关系

最后，enum是一个Java类。你可以在里面有main方法，这在需要马上对参数做一些映射操作时很有用。

除了前面提到的用例，我经常发现枚举对于实现策略模式很有用，遵循一些基本的面向对象原则:

将代码放在数据所在的位置(即在枚举本身中——或者通常在枚举常量中，这可能会覆盖方法)。 实现一个(或更多)接口，以便不将客户端代码绑定到枚举(它应该只提供一组默认实现)。

最简单的例子是一组Comparator实现:

enum StringComparator implements Comparator<String> {
    NATURAL {
        @Override
        public int compare(String s1, String s2) {
            return s1.compareTo(s2);
        }
    },
    REVERSE {
        @Override
        public int compare(String s1, String s2) {
            return NATURAL.compare(s2, s1);
        }
    },
    LENGTH {
        @Override
        public int compare(String s1, String s2) {
            return new Integer(s1.length()).compareTo(s2.length());
        }
    };
}

这种“模式”可以在更复杂的场景中使用，广泛使用枚举附带的所有优点:遍历实例，依赖于它们的隐式顺序，根据实例名称检索实例，为特定上下文提供正确实例的静态方法等等。你仍然把这些都隐藏在接口后面，这样你的代码就可以在不需要修改的情况下使用自定义实现，以防你想要一些“默认选项”中不可用的东西。

我曾看到这种方法成功地应用于时间粒度(每天、每周等)概念的建模，其中所有逻辑都封装在枚举中(为给定的时间范围选择正确的粒度，将特定行为绑定到每个粒度作为常量方法等)。而且，服务层所看到的粒度只是一个接口。