Effective-Java-3用私有构造器或枚举类型强化Singleton属性

Singleton 指仅仅被实例化一次的类。Singleton 通常被用来代表那些本质上唯一的系统组件,比如窗口管理器或者文件系统。(单例模式)

在 Java 1.5 发行版本之前,实现Singleton有两种方法。这两种方法都要把构造器保持为私有的,并指定一个共有的静态成员。

  1. 在第一个方法中,共有静态成员是个 final 域:

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    // Singleton with public final field
    public class Elvis{
    public class final Elvis INSTANCE = new Elvis();
    private Elvis(){ ... }
    public void leaveTheBuilding(){ ... }
    }

    私有的构造器仅被调用一次,用来实例化共有的静态 final 域 Elvis.INSTANCE。由于缺少共有的或者受保护的构造器,所以保证了Elvis的全局唯一性:一旦 Elvis 类被实例化,只会存在一个Elvis实例,不多也不少。

    但要提醒一点:享有特权的客户端可以借助AccessibleObject.setAccessible方法,通过反射机制调用私有构造器 (java 反射攻击) 。如果需要抵御这种攻击,可以修改构造器,让他在被要求创建第二个实例的时候抛出异常。

  2. 在第二种方法中,共有的成员是个静态工厂方法:

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    // Singleton with static factory
    public class Elvis{
    private class final Elvis INSTANCE = new Elvis();
    private Elvis(){ ... }
    public static Elvis getInstance() { return INSTANCE; }
    public void leaveTheBuilding(){ ... }
    }

    为了使利用这其中一种方法实现的Singleton类变成可序列化的(Serializable),仅仅在声明中加上”implements Serializable” 是不够的。为了维护并保证Singleton,必须声明所有实例域都是顺时的(transient) 的,并提供一个readResolve方法。否则,每次反序列化一个序列化的实例时,都会创建一个新的实例。

    在如下的例子中会导致”假的Elvis”出现。为了防止这种情况,要在Elvis类中加入下面这个readResovle方法:

    1
    2
    3
    4
    5
    // readResovle method to preserve singleton property
    private Object readResolve(){
    // Return the one true Elvis and let the garbage collector take care of the Elvis impersonator
    return INSTANCE;
    }
  1. 从 Java 1.5 发行版本起,实现Singleton还有第三种方法。只需要编写一个包含单个元素的枚举类型:(推荐方法)

    1
    2
    3
    4
    5
    // Enum singleton - the preferred approch
    public enum Elvis{
    INSTANCE;
    public void leaveTheBuilding(){ ... }
    }

    这种方法在功能上域共有域方法相近,但是他更加简洁,无偿的提供了序列化机制,绝对防止多次实例化,即使是在面对复杂序列化或者反射攻击的时候。虽然这种方法还没有广泛的采用,但是单元素的枚举类型已经成为实现Singleton的最佳方法。