在Java中实现单例设计模式的有效方法是什么?


当前回答

维基百科有一些单态的例子,也在Java中。Java5实现看起来非常完整,并且是线程安全的(应用了双重检查锁定)。

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另一个经常用来反对单态的论点是它们的可测试性问题。出于测试目的,单体不容易被模拟。如果这是一个问题,我想做以下轻微修改:

public class SingletonImpl {

    private static SingletonImpl instance;

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

    public static void setInstance(SingletonImpl impl) {
        instance = impl;
    }

    public void a() {
        System.out.println("Default Method");
    }
}

添加的setInstance方法允许在测试期间设置单例类的实体模型实现:

public class SingletonMock extends SingletonImpl {

    @Override
    public void a() {
        System.out.println("Mock Method");
    }

}

这也适用于早期初始化方法:

public class SingletonImpl {

    private static final SingletonImpl instance = new SingletonImpl();

    private static SingletonImpl alt;

    public static void setInstance(SingletonImpl inst) {
        alt = inst;
    }

    public static SingletonImpl getInstance() {
        if (alt != null) {
            return alt;
        }
        return instance;
    }

    public void a() {
        System.out.println("Default Method");
    }
}

public class SingletonMock extends SingletonImpl {

    @Override
    public void a() {
        System.out.println("Mock Method");
    }

}

这有一个缺点,就是将此功能也暴露给普通应用程序。其他编写该代码的开发人员可能会尝试使用“setInstance”方法来更改特定函数,从而改变整个应用程序的行为,因此该方法的javadoc中至少应该包含一个良好的警告。

尽管如此,对于模型测试的可能性(当需要时),这种代码暴露可能是可以接受的代价。

这是如何实现一个简单的单例:

public class Singleton {
    // It must be static and final to prevent later modification
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    /** The constructor must be private to prevent external instantiation */
    private Singleton(){}
    /** The public static method allowing to get the instance */
    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

这是如何正确地延迟创建单例:

public class Singleton {
    // The constructor must be private to prevent external instantiation
    private Singleton(){}
    /** The public static method allowing to get the instance */
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
    /**
     * The static inner class responsible for creating your instance only on demand,
     * because the static fields of a class are only initialized when the class
     * is explicitly called and a class initialization is synchronized such that only
     * one thread can perform it, this rule is also applicable to inner static class
     * So here INSTANCE will be created only when SingletonHolder.INSTANCE
     * will be called
     */
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
}

在写它之前,真的要考虑一下为什么你需要一个单例。关于使用它们有一个准宗教的争论,如果你在Java中搜索单例,你很容易就会发现。

就我个人而言,出于许多原因,我尽量避免单身汉,其中大部分可以通过谷歌搜索单身汉找到。我觉得单身汉经常被虐待,因为他们很容易被每个人理解。它们被用作将“全局”数据引入OO设计的机制,因为它很容易绕过对象生命周期管理(或者真正思考如何从B内部实现a)。看看像控制反转(IoC)或依赖注入(DI)这样的事情,可以找到一个不错的中间地带。

如果你真的需要一个,那么Wikipedia有一个很好的例子来说明单例的正确实现。

Java 5+中的线程安全:

class Foo {
    private static volatile Bar bar = null;
    public static Bar getBar() {
        if (bar == null) {
            synchronized(Foo.class) {
                if (bar == null)
                    bar = new Bar();
            }
        }
        return bar;
    }
}

注意此处的挥发性修饰语。:)这很重要,因为如果没有它,JMM(Java内存模型)就不能保证其他线程看到其值的更改。同步不会处理这一点——它只序列化对该代码块的访问。

@Bno的回答详细介绍了Bill Pugh(FindBugs)推荐的方法,并且可以更好地进行论证。去阅读并投票支持他的答案。

我仍然认为在Java1.5之后,enum是可用的最佳单例实现,因为它还确保了即使在多线程环境中,也只创建一个实例。

public enum Singleton {
    INSTANCE;
}

你完蛋了!