scala实现单例模式

2022-01-28 22:40:36

单例模式介绍

单例模式是一种常用的软件设计模式。在它的核心结构中只包含一个被称为单例的特殊类。通过单例模式可以保证系统中一个类只有一个实例。

对于系统中的某些类来说，只有一个实例很重要，例如，一个系统中可以存在多个打印任务，但是只能有一个正在工作的任务；一个系统只能有一个窗口管理器或文件系统；一个系统只能有一个计时工具或ID(序号)生成器。如在Windows中就只能打开一个任务管理器。如果不使用机制对窗口对象进行唯一化，将弹出多个窗口，如果这些窗口显示的内容完全一致，则是重复对象，浪费内存资源；如果这些窗口显示的内容不一致，则意味着在某一瞬间系统有多个状态，与实际不符，也会给用户带来误解，不知道哪一个才是真实的状态。因此有时确保系统中某个对象的唯一性即一个类只能有一个实例非常重要。

单例模式七种写法

第一种（懒汉，线程不安全）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton (){}

    public static Singleton getInstance() {
	if (instance == null) {
	    instance = new Singleton();
	}
	return instance;
    }
}

不适合多线程。

第二种（懒汉，线程安全）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton (){}
    public static synchronized Singleton getInstance() {
	if (instance == null) {
	    instance = new Singleton();
	}
	return instance;
    }
}

这种方式线程安全，但是效率很低。

第三种（饿汉）

public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton (){}
    public static Singleton getInstance() {
	return instance;
    }
}
这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法，但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance显然没有达到lazy loading的效果。

第四种（饿汉，变种）

public class Singleton {
    private Singleton instance = null;
    static {
	instance = new Singleton();
    }
    private Singleton (){}
    public static Singleton getInstance() {
	return this.instance;
    }
}

和第三种差不多，都是在类初始化即实例化instance。

第五种（静态内部类）

public class Singleton {
    private static class SingletonHolder {
	private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    private Singleton (){}
    public static final Singleton getInstance() {
	return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}
这种方式同样利用了classloder的机制来保证初始化instance时只有一个线程，它跟第三种和第四种方式不同的是（很细微的差别）：第三种和第四种方式是只要Singleton类被装载了，那么instance就会被实例化（没有达到lazy loading效果），而这种方式是Singleton类被装载了，instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用，只有显示通过调用getInstance方法时，才会显示装载SingletonHolder类，从而实例化instance。想象一下，如果实例化instance很消耗资源，我想让他延迟加载，另外一方面，我不希望在Singleton类加载时就实例化，因为我不能确保Singleton类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化instance显然是不合适的。这个时候，这种方式相比第三和第四种方式就显得很合理。

第六种（枚举）

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void whateverMethod() {
    }
}
这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象，可谓是很坚强的壁垒啊，不过，个人认为由于1.5中才加入enum特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，我也很少看见有人这么写过。

第七种（双重校验锁）

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;
    }
}

第二种的升级版，俗称双重检查锁定。

scala单例

单例模式就控制类实例的个数，通过伴生对象来访问类的实例就提供了控制实例个数的机会。一个简单示例：

class Worker private{
  def work() = println("I am the only worker!")
}

object Worker{
  val worker = new Worker
  def GetWorkInstance() : Worker = {
    worker.work()
    worker
  }
}

object Job{
  def main(args: Array[String]) { 
		for (i <- 1 to 5) {
		  Worker.GetWorkInstance();
		}
	}
}

class Worker private声明了Worker的首构造函数是私有的，这样Worker的所有构造函数都不能直接被外部调用，因为所有从构造函数都会首先调用其他构造函数（可以是主构造函数，也可以是从构造函数），结果就是主构造函数是类的唯一入口点。

另一方面，Worker.GetWorkInstance();有点类似静态函数调用，但在Scala中这是不对的。Scala会隐式地调用apply来创建一个伴生对象的实例。Scala是一个纯粹的面向对象语言，不允许有任何破坏对象模型的机制存在，比如类的静态变量、函数等。

作者：skyme

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