[Effective Java] (03)用私有构造器或者枚举类型强化Singleton

Singleton指仅仅被实例化一次的类，常用来代表那些本质上唯一的系统组件(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。

1. 实现Singleton常用方法

• 静态成员(公有域方法)

public class Singleton {
    public static final Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() { } 
}

• 静态工厂方法

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

注：该两种方法并不能保证Singleton的全局唯一性，其可以通过反射机制，设置AccessibleObject.setAccessible(true),改变构造器的访问属性，调用构造器生成新的实例；如：

Constructor<?> constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructors()[0];
constructor.setAccessible(true);
Singleton instance = (Singleton)constructor.newInstance();

为了抵御这种攻击，可以修改构造器，让其在被要求创建实例时抛出异常，如下代码所示：

public class Singleton {
    private static int count = 0;
    private static final Singleton instance = new Singleton();  
        
    private Singleton() { 
        if(count > 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Cannot create Singleton twice!");
        }
        count++;
    }   
    
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

注：静态变量count一定要在Singleton对象instance前面，否则可以多调用一次构造函数。

公有域方法与静态工厂方法对比如下：

• 公有域方法主要好处在：这种方法很清晰的表明了这个类是Singleton，公有的静态域是final的，所有该域将总包含相同的对象引用，不过公有域在性能上不再有任何优势：现代JVM实现几乎将静态工厂方法的调用内联化；
• 工厂方法的好处：提供了灵活性：可以在不改变其API的前提下，改变该类是否为Singleton的想法。

2. 支持反序列化

仅仅通过implements Serializable支持序列化是不够的，应为每次放序列化一个序列化的实例时，都会创建一个新的实例，为防止这种情况发生，需添加readResolve方法，如：

为了维护Singleton，必须声明所有的实例域都是瞬时(transient)的，并提供readResolve方法。

public class Singleton implements Serializable{

    private static int count = 0;
    private static final Singleton instance = new Singleton();  
        
    private Singleton() { 
        if(count > 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Cannot create Singleton twice!");
        }
        count++;
        System.out.println(count);
    }   
    
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
    
    
    private Object readResolve() {
        return instance;
    }
    
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        
        Singleton singleton = Singleton.getInstance();
        
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("Singleton.QyQ"));
        oos.writeObject(singleton);
        oos.close();

        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("Singleton.QyQ"));
        Singleton o = (Singleton) ois.readObject();
        ois.close();
        System.out.println(singleton == o);
    }
}

3. 单个元素枚举类型实现Singleton

public enum Singleton {

    instance;
    
    public void leaveTheBuilding() {
        System.out.println("Come on baby, QyQiaoo");
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton = Singleton.instance;
        singleton.leaveTheBuilding();
    }
}

该方法在功能上与公有域方法相近，但更加简洁，无偿提供序列化机制，在面对复杂的序列化或者反射攻击的时候也能防止多次实例化；

• (Enum防止通过反射实例化原因未完待续··· |)
• (Enum反序列化机制未完待续···)

单个元素枚举类型已经成为实现Singleton的最佳方法。