在Java中实现单例设计模式的有效方法是什么?


当前回答

根据用法,有几个“正确”答案。

自Java5以来,最好的方法是使用枚举:

public enum Foo {
   INSTANCE;
}

在Java 5之前,最简单的情况是:

public final class Foo {

    private static final Foo INSTANCE = new Foo();

    private Foo() {
        if (INSTANCE != null) {
            throw new IllegalStateException("Already instantiated");
        }
    }

    public static Foo getInstance() {
        return INSTANCE;
    }

    public Object clone() throws CloneNotSupportedException{
        throw new CloneNotSupportedException("Cannot clone instance of this class");
    }
}

让我们复习一下代码。首先,你希望这门课是期末考试。在本例中,我使用了final关键字来让用户知道它是final。然后,需要将构造函数设为私有,以防止用户创建自己的Foo。从构造函数中抛出异常会阻止用户使用反射来创建第二个Foo。然后创建一个私有的静态final Foo字段来保存唯一的实例,并创建一个公共的静态Foo-getInstance()方法来返回它。Java规范确保只有在首次使用类时才调用构造函数。

当您有一个非常大的对象或大量的构造代码,并且还有其他可访问的静态方法或字段,这些方法或字段可能在需要实例之前使用,那么只有在需要时才需要使用惰性初始化。

您可以使用私有静态类来加载实例。代码将如下所示:

public final class Foo {

    private static class FooLoader {
        private static final Foo INSTANCE = new Foo();
    }

    private Foo() {
        if (FooLoader.INSTANCE != null) {
            throw new IllegalStateException("Already instantiated");
        }
    }

    public static Foo getInstance() {
        return FooLoader.INSTANCE;
    }
}

由于行private static final Foo INSTANCE=new Foo();仅在实际使用FooLoader类时执行,这会处理延迟实例化,并保证线程安全。

当您还希望能够序列化对象时,需要确保反序列化不会创建副本。

public final class Foo implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private static class FooLoader {
        private static final Foo INSTANCE = new Foo();
    }

    private Foo() {
        if (FooLoader.INSTANCE != null) {
            throw new IllegalStateException("Already instantiated");
        }
    }

    public static Foo getInstance() {
        return FooLoader.INSTANCE;
    }

    @SuppressWarnings("unused")
    private Foo readResolve() {
        return FooLoader.INSTANCE;
    }
}

方法readResolve()将确保返回唯一的实例,即使对象是在程序的上一次运行中序列化的。

其他回答

有时简单的“static Foo=new Foo();”是不够的。想想你想做的一些基本数据插入。

另一方面,您必须同步任何实例化单例变量的方法。同步本身并不坏,但它可能会导致性能问题或锁定(在非常罕见的情况下,使用本示例。解决方案是

public class Singleton {

    private static Singleton instance = null;

    static {
          instance = new Singleton();
          // do some of your instantiation stuff here
    }

    private Singleton() {
          if(instance!=null) {
                  throw new ErrorYouWant("Singleton double-instantiation, should never happen!");
          }
    }

    public static getSingleton() {
          return instance;
    }

}

现在会发生什么?类通过类加载器加载。在从字节数组解释类之后,VM立即执行静态{}-块。这就是全部秘密:静态块只被调用一次,即这个单类加载器加载给定包的给定类(名称)的时间。

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。

public class Singleton {

    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

    private Singleton() {
        if (INSTANCE != null)
            throw new IllegalStateException(“Already instantiated...”);
        }


    public synchronized static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }

}

由于我们在getInstance之前添加了Synchronized关键字,因此在两个线程同时调用getInstance的情况下,我们避免了竞争条件。

使用枚举:

public enum Foo {
    INSTANCE;
}

乔舒亚·布洛赫(Joshua Bloch)在Google I/O 2008的“有效Java重载”演讲中解释了这种方法:视频链接。另请参见其演示文稿的幻灯片30-32(effecte_java_reloaded.pdf):

实现可串行化Singleton的正确方法公共枚举Elvis{实例;private final String[]收藏夹歌曲={“猎犬”,“心碎酒店”};public void printFavorites(){System.out.println(Arrays.toString(收藏夹歌曲));}}

编辑:“有效Java”的在线部分说:

“这种方法在功能上等同于公共字段方法,只是它更加简洁,免费提供了序列化机制,并且即使在复杂的序列化或反射攻击的情况下也能提供针对多个实例化的铁腕保证。虽然这种方法尚未被广泛采用,但单个元素枚举类型是实现一个公共字段的最佳方式。”英格顿。"

对于JSE 5.0及以上版本,采用Enum方法。否则,使用静态单例持有者方法(Bill Pugh描述的一种延迟加载方法)。后一种解决方案也是线程安全的,不需要特殊的语言构造(即易失性或同步)。