Java实现单例的难点

发表于:2015-10-27 10:01

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 作者:rainsbaby    来源:51Testing软件测试网采编

  有简单又高效的方法可以实现单例模式,但没有一种方式能在任何情况下都确保单例的完整性。
  单例模式是指某个类只被实例化一次,用来表示全局或系统范围的组件。单例模式常用于日志记录、工厂、窗口管理器和平台组件管理等。我认为要尽量避免使用单例模式,因为一旦实现就很难改变或重载,而且会造成编写测试用例困难、代码结构糟糕等问题。另外,下面文章中的单例模式是不安全的。
  人们花大量的精力研究怎样更好地实现单例模式,但有一种简单高效的实现方法。然而,没有一种方法能在任何情况下都确保单例的完整性。阅读下文,看看你是否认同。
  Final字段
  这种方法将构造函数私有化,向外提供一个公有的static final对象:
  public class FooSingleton {
  public final static FooSingleton INSTANCE = new FooSingleton();
  private FooSingleton() { }
  public void bar() { }
  }
  类加载时,static对象被初始化,此时私有的构造函数被第一次也是最后一次调用。即使在类初始化前有多个线程调用此类,JVM也能保证线程继续运行时该类已完整初始化。然而,使用反射和setAccessible(true)方法,可以创建其他新的实例:
  Constructor[] constructors = FooSingleton.class.getDeclaredConstructors();
  Constructor constructor = constructors[0];
  constructor.setAccessible(true);
  FooSingleton spuriousFoo = (FooSingleton) constructor.newInstance(new Object[0]);
  我们需要修改构造函数,使其免于多次调用,例如当它被再次调用时抛出异常。如下这样修改FooSingleton构造函数,可以防范此类攻击:
  public class FooSingleton2 {
  private static boolean INSTANCE_CREATED;
  public final static FooSingleton2 INSTANCE = new FooSingleton2();
  private FooSingleton2() {
  if (INSTANCE_CREATED) {
  throw new IllegalStateException("You must only create one instance of this class");
  } else {
  INSTANCE_CREATED = true;
  }
  }
  public void bar() { }
  }
  这样看起来安全一些了,但其实要创建新的实例还是一样容易。我们只需修改INSTANCE_CREATED字段,再玩同样的把戏就可以了:
  Field f = FooSingleton2.class.getDeclaredField("INSTANCE_CREATED");
  f.setAccessible(true);
  f.set(null, false);
  Constructor[] constructors = FooSingleton2.class.getDeclaredConstructors();
  Constructor constructor = constructors[0];
  constructor.setAccessible(true);
  FooSingleton2 spuriousFoo = (FooSingleton2) constructor.newInstance(new Object[0]);
  我们采取的任何防范措施都可能被绕过,所以此方案并不可行。
  静态工厂
  使用这种方法,公有的成员类似静态工厂:
  public class FooSingleton3 {
  public final static FooSingleton3 INSTANCE = new FooSingleton3();
  private FooSingleton3() { }
  public static FooSingleton3 getInstance() { return INSTANCE; }
  public void bar() { }
  }
  getInstance()方法返回的永远是同一个对象引用。虽然这个方案也无法防范反射,但还是有它的一些优点。例如,可以在不改变API的情况下,改变单例的实现。getInstance()出现在几乎所有的单例实现中,它也标志着这真的是一个单例模式。
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