《Effective Java》-——用私有构造器或者枚举类型强化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。使类成为Singleton会使它的客户端测试变得十分困难，因为无法给Singleton替换模拟实现，除非它实现一个充当其类型的接口。

 

在Java 1.5发行版本之前，实现Singleton有两种方法。

第一种方法，公有静态成员是个final域：

public class Elvis {
    public static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
    private Elvis() { ... }

    public void leaveTheBuilding() { ... }
}

第二种方法，公有的成员是个静态工厂方法：

public class Elvis {
    private static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
    private Elvis() { ... }
    public static Elvis getInstance() { return INSTANCE }

    public void leaveTheBuilding() { ... }
}

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。如果需要抵御这种攻击，可以修改构造器，让它在被要求创建第二个实例的时候创建异常。

特殊说明：

　　AccessibleObject类是 Field、Method 和 Constructor 对象的基类。它提供了将反射的对象标记为在使用时取消默认 Java 语言访问控制检查的能力。
对于公共成员、默认（打包）访问成员、受保护成员和私有成员，在分别使用 Field、Method 或 Constructor 对象来设置或获得字段、调用方法，或者创建和初始化类的新实例的时候，会执行访问检查。

　　也就是说享有特权的可以破坏单例模式：

public class MainClass {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
//        Person person = new Person.Builder("xiaobai","18").sex("男").country("中国").occupation("程序员").build();
        Singleton s1 = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();

        System.out.println(s1 == s2);   // 返回 true

        for(Constructor<?> c : s1.getClass().getDeclaredConstructors()) {
            c.setAccessible(true);  // AccessibleObject
            Singleton s3 = (Singleton)c.newInstance();
            System.out.println(s3 == s2);
        }

    }
}
class Singleton {

    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    private Singleton() {
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

 

结果：

 

修改构造器，让它在被要求创建第二个实例的时候创建异常。

 

class Singleton {
    private static int count = 0;
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    private Singleton() {
        if(count == 1)
            throw new RuntimeException ("只能初始化一次!");
        count++;
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

 

结果：

 

 

从Java 1.5发行版本起，实现Singleton还有第三种方法。只需编写一个包含单个元素的枚举类型：

// Enum singleton - the prefered approach
public enum Elvis {
    INSTANCE;

    public void leaveTheBuilding() { ... }
}

这种方法在功能上与公有方法相近，但是它更加简洁，无偿地提供了序列化机制，绝对防止多次实例化，即使在面对复杂的序列化或者反射攻击的时候。虽然这种方法还没有广泛采用，但是单元素的枚举类型已经成为实现Singleton的最佳方法。

 

注：

文章的内容大多是《Effective Java》书中第二章 第3条：用私有构造器或者枚举类型强化Singleton属性 的内容，文中红色部分是我对文章的补充。