Java实现单例的难点
作者:网络转载 发布时间:[ 2015/10/27 10:36:25 ] 推荐标签:测试开发技术 编程语言
延迟加载的单例模式
(译者注:在软件工程中,Initialization-on-demand holder 这个习语指的是延迟加载的单例模式,参见维基百科)
如果希望尽可能延迟单例的创建(懒汉式加载),可以使用延迟初始化方法,当getInstance()方法第一次调用时线程安全地创建单例。相比之前的方案当第一次引用该类时创建单例(饿汉式加载),这是一个进步。如下:
public class FooSingleton4 {
private FooSingleton4() {
}
public static FooSingleton4 getInstance() {
return FooSingleton4Holder.INSTANCE;
}
private static class FooSingleton4Holder {
private static final FooSingleton4 INSTANCE = new FooSingleton4();
}
}
要小心序列化
如果单例实现了序列化,它要面临另一个威胁。因此需要将所有字段声明为transient(这样它不会被序列化)并提供一个自定义的readResolve()方法返回实例INSTANCE的引用。
枚举
这里用枚举作为单例INSTANCE的容器:
public enum FooEnumSingleton {
INSTANCE;
public static FooEnumSingleton getInstance() { return INSTANCE; }
public void bar() { }
}
根据Java语言规范8.9,“Enum的final克隆方法保证枚举永远无法被克隆,其特殊的序列化机制保证无法反序列化得到拷贝的对象。同时,还禁止利用反射对枚举进行实例化。保证了这四个方面,在枚举常量之外,不会有其他同类的枚举实例存在。”
这样,我们似乎很简单地防范了序列化、克隆和反射的攻击。第一次看到这段话,我立刻想要证明它是错的。如下代码所示,绕过这些保护是很容易的:
Constructor con = FooEnumSingleton.class.getDeclaredConstructors()[0];
Method[] methods = con.getClass().getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
if (method.getName().equals("acquireConstructorAccessor")) {
method.setAccessible(true);
method.invoke(con, new Object[0]);
}
}
Field[] fields = con.getClass().getDeclaredFields();
Object ca = null;
for (Field field : fields) {
if (field.getName().equals("constructorAccessor")) {
field.setAccessible(true);
ca = field.get(con);
}
}
Method method = ca.getClass().getMethod("newInstance", new Class[]{Object[].class});
method.setAccessible(true);
FooEnumSingleton spuriousEnum = (FooEnumSingleton) method.invoke(ca, new Object[]{new Object[]{"SPURIOUS_INSTANCE", 1}});
printInfo(FooEnumSingleton.INSTANCE);
printInfo(spuriousEnum);
}
private static void printInfo(FooEnumSingleton e) {
System.out.println(e.getClass() + ":" + e.name() + ":" + e.ordinal());
}
执行这段代码,得到结果:
class com.blogspot.minborgsjavapot.singleton.FooEnumSingleton:INSTANCE:0
class com.blogspot.minborgsjavapot.singleton.FooEnumSingleton:SPURIOUS_INSTANCE:1
枚举的缺点是它无法从另一个基类继承,因为它已经继承自java.lang.Enum。如果想要模拟这种继承,可以参考我另一篇文章中介绍的混入模式(mixin pattern)。
枚举的一个优点是,如果你之后希望有“二例(dualton)”或“三例(tringleton)”,只需要增加新的枚举实例即可。例如,有了一个单例的缓存之后,你也许还想给缓存引入多个层次。
结论
尽管绕过单例的这些保护并不容易,但确实没有一种万无一失的方案。如果你有更好的方案,请不吝赐教!
枚举是实现单例模式的简单而又高效的方法。如果想要有继承或懒汉式加载,延迟初始化方案是不错的选择。
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