为什么我墙裂建议大家使用枚举来实现单例。
關于單例模式,我的博客中有很多文章介紹過。作為23種設計模式中最為常用的設計模式,單例模式并沒有想象的那么簡單。因為在設計單例的時候要考慮很多問題,比如線程安全問題、序列化對單例的破壞等。
單例相關文章一覽:
設計模式(二)——單例模式
設計模式(三)——JDK中的那些單例
單例模式的七種寫法
單例與序列化的那些事兒
不使用synchronized和lock,如何實現一個線程安全的單例?
不使用synchronized和lock,如何實現一個線程安全的單例?(二)
如果你對單例不是很了解,或者對于單例的線程安全問題以及序列化會破壞單例等問題不是很清楚,可以先閱讀以上文章。上面六篇文章看完之后,相信你一定會對單例模式有更多,更深入的理解。
我們知道,單例模式,一般有七種寫法,那么這七種寫法中,最好的是哪一種呢?為什么呢?本文就來抽絲剝繭一下。
哪種寫單例的方式最好
在StakcOverflow中,有一個關于What is an efficient way to implement a singleton pattern in Java?的討論:
如上圖,得票率最高的回答是:使用枚舉。
回答者引用了Joshua Bloch大神在《Effective Java》中明確表達過的觀點:
使用枚舉實現單例的方法雖然還沒有廣泛采用,但是單元素的枚舉類型已經成為實現Singleton的最佳方法。
如果你真的深入理解了單例的用法以及一些可能存在的坑的話,那么你也許也能得到相同的結論,那就是:使用枚舉實現單例是一種很好的方法。
枚舉單例寫法簡單
如果你看過《單例模式的七種寫法》中的實現單例的所有方式的代碼,那就會發現,各種方式實現單例的代碼都比較復雜。主要原因是在考慮線程安全問題。
我們簡單對比下“雙重校驗鎖”方式和枚舉方式實現單例的代碼。
“雙重校驗鎖”實現單例:
public class Singleton { private volatile static Singleton singleton; private Singleton (){} public static Singleton getSingleton() { if (singleton == null) { synchronized (Singleton.class) { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } } } return singleton; } }枚舉實現單例:
public enum Singleton { INSTANCE; public void whateverMethod() { } }相比之下,你就會發現,枚舉實現單例的代碼會精簡很多。
上面的雙重鎖校驗的代碼之所以很臃腫,是因為大部分代碼都是在保證線程安全。為了在保證線程安全和鎖粒度之間做權衡,代碼難免會寫的復雜些。但是,這段代碼還是有問題的,因為他無法解決反序列化會破壞單例的問題。
枚舉可解決線程安全問題
上面提到過。使用非枚舉的方式實現單例,都要自己來保證線程安全,所以,這就導致其他方法必然是比較臃腫的。那么,為什么使用枚舉就不需要解決線程安全問題呢?
其實,并不是使用枚舉就不需要保證線程安全,只不過線程安全的保證不需要我們關心而已。也就是說,其實在“底層”還是做了線程安全方面的保證的。
那么,“底層”到底指的是什么?
這就要說到關于枚舉的實現了。這部分內容可以參考我的另外一篇博文深度分析Java的枚舉類型—-枚舉的線程安全性及序列化問題,這里我簡單說明一下:
定義枚舉時使用enum和class一樣,是Java中的一個關鍵字。就像class對應用一個Class類一樣,enum也對應有一個Enum類。
通過將定義好的枚舉反編譯,我們就能發現,其實枚舉在經過javac的編譯之后,會被轉換成形如public final class T extends Enum的定義。
而且,枚舉中的各個枚舉項同事通過static來定義的。如:
public enum T {SPRING,SUMMER,AUTUMN,WINTER; }反編譯后代碼為:
public final class T extends Enum {//省略部分內容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的類加載機制的朋友應該對這部分比較清楚。static類型的屬性會在類被加載之后被初始化,我們在深度分析Java的ClassLoader機制(源碼級別)和Java類的加載、鏈接和初始化兩個文章中分別介紹過,當一個Java類第一次被真正使用到的時候靜態資源被初始化、Java類的加載和初始化過程都是線程安全的(因為虛擬機在加載枚舉的類的時候,會使用ClassLoader的loadClass方法,而這個方法使用同步代碼塊保證了線程安全)。所以,創建一個enum類型是線程安全的。
也就是說,我們定義的一個枚舉,在第一次被真正用到的時候,會被虛擬機加載并初始化,而這個初始化過程是線程安全的。而我們知道,解決單例的并發問題,主要解決的就是初始化過程中的線程安全問題。
所以,由于枚舉的以上特性,枚舉實現的單例是天生線程安全的。
枚舉可解決反序列化會破壞單例的問題
前面我們提到過,就是使用雙重校驗鎖實現的單例其實是存在一定問題的,就是這種單例有可能被序列化鎖破壞,關于這種破壞及解決辦法,參看單例與序列化的那些事兒,這里不做更加詳細的說明了。
那么,對于序列化這件事情,為什么枚舉又有先天的優勢了呢?答案可以在Java Object Serialization Specification 中找到答案。其中專門對枚舉的序列化做了如下規定:
大概意思就是:在序列化的時候Java僅僅是將枚舉對象的name屬性輸出到結果中,反序列化的時候則是通過java.lang.Enum的valueOf方法來根據名字查找枚舉對象。同時,編譯器是不允許任何對這種序列化機制的定制的,因此禁用了writeObject、readObject、readObjectNoData、writeReplace和readResolve等方法。
普通的Java類的反序列化過程中,會通過反射調用類的默認構造函數來初始化對象。所以,即使單例中構造函數是私有的,也會被反射給破壞掉。由于反序列化后的對象是重新new出來的,所以這就破壞了單例。
但是,枚舉的反序列化并不是通過反射實現的。所以,也就不會發生由于反序列化導致的單例破壞問題。這部分內容在深度分析Java的枚舉類型—-枚舉的線程安全性及序列化問題中也有更加詳細的介紹,還展示了部分代碼,感興趣的朋友可以前往閱讀。
總結
在所有的單例實現方式中,枚舉是一種在代碼寫法上最簡單的方式,之所以代碼十分簡潔,是因為Java給我們提供了enum關鍵字,我們便可以很方便的聲明一個枚舉類型,而不需要關心其初始化過程中的線程安全問題,因為枚舉類在被虛擬機加載的時候會保證線程安全的被初始化。
除此之外,在序列化方面,Java中有明確規定,枚舉的序列化和反序列化是有特殊定制的。這就可以避免反序列化過程中由于反射而導致的單例被破壞問題。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的为什么我墙裂建议大家使用枚举来实现单例。的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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