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    單例模式

     

    概要
    單例模式是最簡單的設(shè)計模式之一,但是對于Java的開發(fā)者來說,它卻有很多缺陷。在本月的專欄中,David Geary探討了單例模式以及在面對多線程(multithreading)、類裝載器(classloaders)和序列化(serialization)時如何處理這些缺陷。

    單例模式適合于一個類只有一個實例的情況,比如窗口管理器,打印緩沖池和文件系統(tǒng),它們都是原型的例子。典型的情況是,那些對象的類型被遍及一個軟件系統(tǒng)的不同對象訪問,因此需要一個全局的訪問指針,這便是眾所周知的單例模式的應(yīng)用。當(dāng)然這只有在你確信你不再需要任何多于一個的實例的情況下。
    單例模式的用意在于前一段中所關(guān)心的。通過單例模式你可以:

    確保一個類只有一個實例被建立
    提供了一個對對象的全局訪問指針
    在不影響單例類的客戶端的情況下允許將來有多個實例

    盡管單例設(shè)計模式如在下面的圖中的所顯示的一樣是最簡單的設(shè)計模式,但對于粗心的Java開發(fā)者來說卻呈現(xiàn)出許多缺陷。這篇文章討論了單例模式并揭示了那些缺陷。
    注意:你可以從Resources下載這篇文章的源代碼。

    單例模式

    在《設(shè)計模式》一書中,作者這樣來敘述單例模式的:確保一個類只有一個實例并提供一個對它的全局訪問指針。
    下圖說明了單例模式的類圖。
    (圖1) 
     
    單例模式的類圖

    正如你在上圖中所看到的,這不是單例模式的完整部分。此圖中單例類保持了一個對唯一的單例實例的靜態(tài)引用,并且會從靜態(tài)getInstance()方法中返回對那個實例的引用。
    例1顯示了一個經(jīng)典的單例模式的實現(xiàn)。
    例1.經(jīng)典的單例模式

    代碼
    public class ClassicSingleton {   
       private static ClassicSingleton instance = null;   
        
       protected ClassicSingleton() {   
          // Exists only to defeat instantiation.   
       }   
       public static ClassicSingleton getInstance() {   
          if(instance == null) {   
             instance = new ClassicSingleton();   
          }   
          return instance;   
       }   
    }   

    在例1中的單例模式的實現(xiàn)很容易理解。ClassicSingleton類保持了一個對單獨的單例實例的靜態(tài)引用,并且從靜態(tài)方法getInstance()中返回那個引用。
    關(guān)于ClassicSingleton類,有幾個讓我們感興趣的地方。首先,ClassicSingleton使用了一個眾所周知的懶漢式實例化去創(chuàng)建那個單例類的引用;結(jié)果,這個單例類的實例直到getInstance()方法被第一次調(diào)用時才被創(chuàng)建。這種技巧可以確保單例類的實例只有在需要時才被建立出來。其次,注意ClassicSingleton實現(xiàn)了一個protected的構(gòu)造方法,這樣客戶端不能直接實例化一個ClassicSingleton類的實例。然而,你會驚奇的發(fā)現(xiàn)下面的代碼完全合法:
    代碼
    public class SingletonInstantiator {    
      public SingletonInstantiator() {    
       ClassicSingleton instance = ClassicSingleton.getInstance();   
    ClassicSingleton anotherInstance =   
    new ClassicSingleton();   
           ...    
      }    
    }   

    前面這個代碼片段為何能在沒有繼承ClassicSingleton并且ClassicSingleton類的構(gòu)造方法是protected的情況下創(chuàng)建其實例?答案是protected的構(gòu)造方法可以被其子類以及在同一個包中的其它類調(diào)用。因為ClassicSingleton和SingletonInstantiator位于相同的包(缺省的包),所以SingletonInstantiator方法能創(chuàng)建ClasicSingleton的實例。
    這種情況下有兩種解決方案:一是你可以使ClassicSingleton的構(gòu)造方法變化私有的(private)這樣只有ClassicSingleton的方法能調(diào)用它;然而這也意味著ClassicSingleton不能有子類。有時這是一種很合意的解決方法,如果確實如此,那聲明你的單例類為final是一個好主意,這樣意圖明確,并且讓編譯器去使用一些性能優(yōu)化選項。另一種解決方法是把你的單例類放到一個外在的包中,以便在其它包中的類(包括缺省的包)無法實例化一個單例類。
    關(guān)于ClassicSingleton的第三點感興趣的地方是,如果單例由不同的類裝載器裝入,那便有可能存在多個單例類的實例。假定不是遠(yuǎn)端存取,例如一些servlet容器對每個servlet使用完全不同的類裝載器,這樣的話如果有兩個servlet訪問一個單例類,它們就都會有各自的實例。
    第四點,如果ClasicSingleton實現(xiàn)了java.io.Serializable接口,那么這個類的實例就可能被序列化和復(fù)原。不管怎樣,如果你序列化一個單例類的對象,接下來復(fù)原多個那個對象,那你就會有多個單例類的實例。
    最后也許是最重要的一點,就是例1中的ClassicSingleton類不是線程安全的。如果兩個線程,我們稱它們?yōu)榫€程1和線程2,在同一時間調(diào)用ClassicSingleton.getInstance()方法,如果線程1先進(jìn)入if塊,然后線程2進(jìn)行控制,那么就會有ClassicSingleton的兩個的實例被創(chuàng)建。

    正如你從前面的討論中所看到的,盡管單例模式是最簡單的設(shè)計模式之一,在Java中實現(xiàn)它也是決非想象的那么簡單。這篇文章接下來會揭示Java規(guī)范對單例模式進(jìn)行的考慮,但是首先讓我們近水樓臺的看看你如何才能測試你的單例類。

    測試單例模式

    接下來,我使用與log4j相對應(yīng)的JUnit來測試單例類,它會貫穿在這篇文章余下的部分。如果你對JUnit或log4j不很熟悉,請參考相關(guān)資源。

    例2是一個用JUnit測試?yán)?的單例模式的案例:
    例2.一個單例模式的案例

    代碼
    import org.apache.log4j.Logger;   
    import junit.framework.Assert;   
    import junit.framework.TestCase;   
        
    public class SingletonTest extends TestCase {   
       private ClassicSingleton sone = null, stwo = null;   
       private static Logger logger = Logger.getRootLogger();   
        
       public SingletonTest(String name) {   
          super(name);   
       }   
       public void setUp() {   
          logger.info("getting singleton...");   
          sone = ClassicSingleton.getInstance();   
          logger.info("...got singleton: " + sone);   
        
          logger.info("getting singleton...");   
          stwo = ClassicSingleton.getInstance();   
          logger.info("...got singleton: " + stwo);   
       }   
       public void testUnique() {   
          logger.info("checking singletons for equality");   
          Assert.assertEquals(true, sone == stwo);   
       }   
    }   

    例2兩次調(diào)用ClassicSingleton.getInstance(),并且把返回的引用存儲在成員變量中。方法testUnique()會檢查這些引用看它們是否相同。例3是這個測試案例的輸出:
    例3.是這個測試案例的輸出

    代碼
    Buildfile: build.xml   
        
    init:   
         [echo] Build 20030414 (14-04-2003 03:08)   
        
    compile:   
        
    run-test-text:   
         [java] .INFO main: <b>getting singleton...</b>   
         [java] INFO main: <b>created singleton:</b> Singleton@e86f41   
         [java] INFO main: ...got singleton: Singleton@e86f41   
         [java] INFO main: <b>getting singleton...</b>   
         [java] INFO main: ...got singleton: Singleton@e86f41   
         [java] INFO main: checking singletons for equality   
        
         [java] Time: 0.032   
        
         [java] OK (1 test)  

    正如前面的清單所示,例2的簡單測試順利通過----通過ClassicSingleton.getInstance()獲得的兩個單例類的引用確實相同;然而,你要知道這些引用是在單線程中得到的。下面的部分著重于用多線程測試單例類。

    多線程因素的考慮

    在例1中的ClassicSingleton.getInstance()方法由于下面的代碼而不是線程安全的:
    代碼
    1: if(instance == null) {   
    2:    instance = new Singleton();   
    3: }   

    如果一個線程在第二行的賦值語句發(fā)生之前切換,那么成員變量instance仍然是null,然后另一個線程可能接下來進(jìn)入到if塊中。在這種情況下,兩個不同的單例類實例就被創(chuàng)建。不幸的是這種假定很少發(fā)生,這樣這種假定也很難在測試期間出現(xiàn)(譯注:在這可能是作者對很少出現(xiàn)這種情況而導(dǎo)致無法測試從而使人們放松警惕而感到嘆惜)。為了演示這個線程輪換,我得重新實現(xiàn)例1中的那個類。例4就是修訂后的單例類:
    例4.人為安排的方式

    代碼
    import org.apache.log4j.Logger;   
        
    public class Singleton {   
      private static Singleton singleton = null;   
      private static Logger logger = Logger.getRootLogger();   
      private static boolean firstThread = true;   
        
      protected Singleton() {   
        // Exists only to defeat instantiation.   
      }   
      public static Singleton getInstance() {   
         if(singleton == null) {   
            simulateRandomActivity();   
            singleton = new Singleton();   
         }   
         logger.info("created singleton: " + singleton);   
         return singleton;   
      }   
      private static void simulateRandomActivity() {   
         try {   
            if(firstThread) {   
               firstThread = false;   
               logger.info("sleeping...");   
        
               // This nap should give the second thread enough time   
               // to get by the first thread.   
                 Thread.currentThread().sleep(50);   
           }   
         }   
         catch(InterruptedException ex) {   
            logger.warn("Sleep interrupted");   
         }   
      }   
    }   

    除了在這個清單中的單例類強制使用了一個多線程錯誤處理,例4類似于例1中的單例類。在getInstance()方法第一次被調(diào)用時,調(diào)用這個方法的線程會休眠50毫秒以便另外的線程也有時間調(diào)用getInstance()并創(chuàng)建一個新的單例類實例。當(dāng)休眠的線程覺醒時,它也會創(chuàng)建一個新的單例類實例,這樣我們就有兩個單例類實例。盡管例4是人為如此的,但它卻模擬了第一個線程調(diào)用了getInstance()并在沒有完成時被切換的真實情形。
    例5測試了例4的單例類:
    例5.失敗的測試

    代碼
    import org.apache.log4j.Logger;   
    import junit.framework.Assert;   
    import junit.framework.TestCase;   
        
    public class SingletonTest extends TestCase {   
       private static Logger logger = Logger.getRootLogger();   
       private static Singleton singleton = null;   
        
       public SingletonTest(String name) {   
          super(name);   
       }   
       public void setUp() {   
          singleton = null;   
       }   
       public void testUnique() throws InterruptedException {   
          // Both threads call Singleton.getInstance().   
          Thread threadOne = new Thread(new SingletonTestRunnable()),   
                 threadTwo = new Thread(new SingletonTestRunnable());   
        
          threadOne.start();   
          threadTwo.start();   
        
          threadOne.join();   
          threadTwo.join();   
       }   
       private static class SingletonTestRunnable implements Runnable {   
          public void run() {   
             // Get a reference to the singleton.   
             Singleton s = Singleton.getInstance();   
        
             // Protect singleton member variable from   
             // multithreaded access.   
             synchronized(SingletonTest.class) {   
                if(singleton == null) // If local reference is null...   
                   singleton = s;     // ...set it to the singleton   
             }   
             // Local reference must be equal to the one and   
             // only instance of Singleton; otherwise, we have two   
                      // Singleton instances.   
             Assert.assertEquals(true, s == singleton);   
          }   
       }   
    }   

    例5的測試案例創(chuàng)建兩個線程,然后各自啟動,等待完成。這個案例保持了一個對單例類的靜態(tài)引用,每個線程都會調(diào)用Singleton.getInstance()。如果這個靜態(tài)成員變量沒有被設(shè)置,那么第一個線程就會將它設(shè)為通過調(diào)用getInstance()而得到的引用,然后這個靜態(tài)變量會與一個局部變量比較是否相等。
    在這個測試案例運行時會發(fā)生一系列的事情:第一個線程調(diào)用getInstance(),進(jìn)入if塊,然后休眠;接著,第二個線程也調(diào)用getInstance()并且創(chuàng)建了一個單例類的實例。第二個線程會設(shè)置這個靜態(tài)成員變量為它所創(chuàng)建的引用。第二個線程檢查這個靜態(tài)成員變量與一個局部備份的相等性。然后測試通過。當(dāng)?shù)谝粋€線程覺醒時,它也會創(chuàng)建一個單例類的實例,并且它不會設(shè)置那個靜態(tài)成員變量(因為第二個線程已經(jīng)設(shè)置過了),所以那個靜態(tài)變量與那個局部變量脫離同步,相等性測試即告失敗。例6列出了例5的輸出:
    例6.例5的輸出

    代碼
    Buildfile: build.xml   
    init:   
         [echo] Build 20030414 (14-04-2003 03:06)   
    compile:   
    run-test-text:   
    INFO Thread-1: sleeping...   
    INFO Thread-2: created singleton: Singleton@7e5cbd   
    INFO Thread-1: created singleton: Singleton@704ebb   
    junit.framework.AssertionFailedError: expected: but was:   
       at junit.framework.Assert.fail(Assert.java:47)   
       at junit.framework.Assert.failNotEquals(Assert.java:282)   
       at junit.framework.Assert.assertEquals(Assert.java:64)   
       at junit.framework.Assert.assertEquals(Assert.java:149)   
       at junit.framework.Assert.assertEquals(Assert.java:155)   
       at SingletonTest$SingletonTestRunnable.run(Unknown Source)   
       at java.lang.Thread.run(Thread.java:554)   
         [java] .   
         [java] Time: 0.577   
        
         [java] OK (1 test)   

    到現(xiàn)在為止我們已經(jīng)知道例4不是線程安全的,那就讓我們看看如何修正它。

    同步

    要使例4的單例類為線程安全的很容易----只要像下面一個同步化getInstance()方法:
    代碼
    public synchronized static Singleton getInstance() {   
       if(singleton == null) {   
          simulateRandomActivity();   
          singleton = new Singleton();   
       }   
       logger.info("created singleton: " + singleton);   
       return singleton;   
    }   

    在同步化getInstance()方法后,我們就可以得到例5的測試案例返回的下面的結(jié)果:
    代碼
    Buildfile: build.xml   
        
    init:   
         [echo] Build 20030414 (14-04-2003 03:15)   
        
    compile:   
        [javac] Compiling 2 source files   
        
    run-test-text:   
    INFO Thread-1: sleeping...   
    INFO Thread-1: created singleton: Singleton@ef577d   
    INFO Thread-2: created singleton: Singleton@ef577d   
         [java] .   
         [java] Time: 0.513   
        
         [java] OK (1 test)   
     

    這此,這個測試案例工作正常,并且多線程的煩惱也被解決;然而,機敏的讀者可能會認(rèn)識到getInstance()方法只需要在第一次被調(diào)用時同步。因為同步的性能開銷很昂貴(同步方法比非同步方法能降低到100次左右),或許我們可以引入一種性能改進(jìn)方法,它只同步單例類的getInstance()方法中的賦值語句。

    一種性能改進(jìn)的方法

    尋找一種性能改進(jìn)方法時,你可能會選擇像下面這樣重寫getInstance()方法:
    代碼
    public static Singleton getInstance() {   
       if(singleton == null) {   
          synchronized(Singleton.class) {    
             singleton = new Singleton();   
          }   
       }   
       return singleton;   
    }   

    這個代碼片段只同步了關(guān)鍵的代碼,而不是同步整個方法。然而這段代碼卻不是線程安全的。考慮一下下面的假定:線程1進(jìn)入同步塊,并且在它給singleton成員變量賦值之前線程1被切換。接著另一個線程進(jìn)入if塊。第二個線程將等待直到第一個線程完成,并且仍然會得到兩個不同的單例類實例。有修復(fù)這個問題的方法嗎?請讀下去。

    雙重加鎖檢查

    初看上去,雙重加鎖檢查似乎是一種使懶漢式實例化為線程安全的技術(shù)。下面的代碼片段展示了這種技術(shù):
    代碼
    public static Singleton getInstance() {   
      if(singleton == null) {   
         synchronized(Singleton.class) {   
           if(singleton == null) {   
             singleton = new Singleton();   
           }   
        }   
      }   
      return singleton;   
    }   

    如果兩個線程同時訪問getInstance()方法會發(fā)生什么?想像一下線程1進(jìn)行同步塊馬上又被切換。接著,第二個線程進(jìn)入if 塊。當(dāng)線程1退出同步塊時,線程2會重新檢查看是否singleton實例仍然為null。因為線程1設(shè)置了singleton成員變量,所以線程2的第二次檢查會失敗,第二個單例類實例也就不會被創(chuàng)建。似乎就是如此。
    不幸的是,雙重加鎖檢查不會保證正常工作,因為編譯器會在Singleton的構(gòu)造方法被調(diào)用之前隨意給singleton賦一個值。如果在singleton引用被賦值之后而被初始化之前線程1被切換,線程2就會被返回一個對未初始化的單例類實例的引用。

    一個改進(jìn)的線程安全的單例模式實現(xiàn)

    例7列出了一個簡單、快速而又是線程安全的單例模式實現(xiàn):
    例7.一個簡單的單例類
    代碼
    public class Singleton {   
       public final static Singleton INSTANCE = new Singleton();   
       private Singleton() {   
             // Exists only to defeat instantiation.   
          }   
    }   
     

    這段代碼是線程安全的是因為靜態(tài)成員變量一定會在類被第一次訪問時被創(chuàng)建。你得到了一個自動使用了懶漢式實例化的線程安全的實現(xiàn);你應(yīng)該這樣使用它:
    代碼
    Singleton singleton = Singleton.INSTANCE;   
    singleton.dothis();   
    singleton.dothat();   
    ...   

    當(dāng)然萬事并不完美,前面的Singleton只是一個折衷的方案;如果你使用那個實現(xiàn),你就無法改變它以便后來你可能想要允許多個單例類的實例。用一種更折哀的單例模式實現(xiàn)(通過一個getInstance()方法獲得實例)你可以改變這個方法以便返回一個唯一的實例或者是數(shù)百個實例中的一個.你不能用一個公開且是靜態(tài)的(public static)成員變量這樣做.

    你可以安全的使用例7的單例模式實現(xiàn)或者是例1的帶一個同步的getInstance()方法的實現(xiàn).然而,我們必須要研究另一個問題:你必須在編譯期指定這個單例類,這樣就不是很靈活.一個單例類的注冊表會讓我們在運行期指定一個單例類.

    使用注冊表
    使用一個單例類注冊表可以:

    在運行期指定單例類

    防止產(chǎn)生多個單例類子類的實例
    在例8的單例類中,保持了一個通過類名進(jìn)行注冊的單例類注冊表:
    例8 帶注冊表的單例類

    代碼
    import java.util.HashMap;   
    import org.apache.log4j.Logger;   
        
    public class Singleton {   
       private static HashMap map = new HashMap();   
       private static Logger logger = Logger.getRootLogger();   
        
       protected Singleton() {   
          // Exists only to thwart instantiation   
       }   
       public static synchronized Singleton getInstance(String classname) {   
          if(classname == null) throw new IllegalArgumentException("Illegal classname");   
             Singleton singleton = (Singleton)map.get(classname);   
        
          if(singleton != null) {   
             logger.info("got singleton from map: " + singleton);   
             return singleton;   
          }   
          if(classname.equals("SingeltonSubclass_One"))   
                singleton = new SingletonSubclass_One();            
             else if(classname.equals("SingeltonSubclass_Two"))   
                singleton = new SingletonSubclass_Two();   
        
          map.put(classname, singleton);   
          logger.info("created singleton: " + singleton);   
          return singleton;   
       }   
       // Assume functionality follows that's attractive to inherit   
    }   

    這段代碼的基類首先創(chuàng)建出子類的實例,然后把它們存儲在一個Map中。但是基類卻得付出很高的代價因為你必須為每一個子類替換它的getInstance()方法。幸運的是我們可以使用反射處理這個問題。

    使用反射

    在例9的帶注冊表的單例類中,使用反射來實例化一個特殊的類的對象。與例8相對的是通過這種實現(xiàn),Singleton.getInstance()方法不需要在每個被實現(xiàn)的子類中重寫了。
    例9 使用反射實例化單例類
    代碼
    import java.util.HashMap;   
    import org.apache.log4j.Logger;   
        
    public class Singleton {   
       private static HashMap map = new HashMap();   
       private static Logger logger = Logger.getRootLogger();   
        
       protected Singleton() {   
          // Exists only to thwart instantiation   
       }   
       public static synchronized Singleton getInstance(String classname) {   
          Singleton singleton = (Singleton)map.get(classname);   
        
          if(singleton != null) {   
             logger.info("got singleton from map: " + singleton);   
             return singleton;   
          }   
          try {   
             singleton = (Singleton)Class.forName(classname).newInstance();   
          }   
          catch(ClassNotFoundException cnf) {   
             logger.fatal("Couldn't find class " + classname);       
          }   
          catch(InstantiationException ie) {   
             logger.fatal("Couldn't instantiate an object of type " + classname);       
          }   
          catch(IllegalAccessException ia) {   
             logger.fatal("Couldn't access class " + classname);       
          }   
          map.put(classname, singleton);   
          logger.info("created singleton: " + singleton);   
        
          return singleton;   
       }   
    }   

    關(guān)于單例類的注冊表應(yīng)該說明的是:它們應(yīng)該被封裝在它們自己的類中以便最大限度的進(jìn)行復(fù)用。

    封裝注冊表

    例10列出了一個單例注冊表類。
    例10 一個SingletonRegistry類

    代碼
    import java.util.HashMap;   
    import org.apache.log4j.Logger;   
        
    public class SingletonRegistry {   
       public static SingletonRegistry REGISTRY = new SingletonRegistry();   
        
       private static HashMap map = new HashMap();   
       private static Logger logger = Logger.getRootLogger();   
        
       protected SingletonRegistry() {   
          // Exists to defeat instantiation   
       }   
       public static synchronized Object getInstance(String classname) {   
          Object singleton = map.get(classname);   
        
          if(singleton != null) {   
             return singleton;   
          }   
          try {   
             singleton = Class.forName(classname).newInstance();   
             logger.info("created singleton: " + singleton);   
          }   
          catch(ClassNotFoundException cnf) {   
             logger.fatal("Couldn't find class " + classname);       
          }   
          catch(InstantiationException ie) {   
             logger.fatal("Couldn't instantiate an object of type " +    
                           classname);       
          }   
          catch(IllegalAccessException ia) {   
             logger.fatal("Couldn't access class " + classname);       
          }   
          map.put(classname, singleton);   
          return singleton;   
       }   
    }   
     

    注意我是把SingletonRegistry類作為一個單例模式實現(xiàn)的。我也通用化了這個注冊表以便它能存儲和取回任何類型的對象。例11顯示了的Singleton類使用了這個注冊表。
    例11 使用了一個封裝的注冊表的Singleton類

    代碼
    import java.util.HashMap;   
    import org.apache.log4j.Logger;   
        
    public class Singleton {   
        
       protected Singleton() {   
          // Exists only to thwart instantiation.   
       }   
       public static Singleton getInstance() {   
          return (Singleton)SingletonRegistry.REGISTRY.getInstance(classname);   
       }   
    }   

    上面的Singleton類使用那個注冊表的唯一實例通過類名取得單例對象。
    現(xiàn)在我們已經(jīng)知道如何實現(xiàn)線程安全的單例類和如何使用一個注冊表去在運行期指定單例類名,接著讓我們考查一下如何安排類載入器和處理序列化。

    Classloaders

    在許多情況下,使用多個類載入器是很普通的--包括servlet容器--所以不管你在實現(xiàn)你的單例類時是多么小心你都最終可以得到多個單例類的實例。如果你想要確保你的單例類只被同一個的類載入器裝入,那你就必須自己指定這個類載入器;例如:

    代碼
    private static Class getClass(String classname)    
                                             throws ClassNotFoundException {   
          ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();   
        
          if(classLoader == null)   
             classLoader = Singleton.class.getClassLoader();   
        
          return (classLoader.loadClass(classname));   
       }   
    }   

    這個方法會嘗試把當(dāng)前的線程與那個類載入器相關(guān)聯(lián);如果classloader為null,這個方法會使用與裝入單例類基類的那個類載入器。這個方法可以用Class.forName()代替。

    序列化

    如果你序列化一個單例類,然后兩次重構(gòu)它,那么你就會得到那個單例類的兩個實例,除非你實現(xiàn)readResolve()方法,像下面這樣:
    例12 一個可序列化的單例類

    代碼
    import org.apache.log4j.Logger;   
        
    public class Singleton implements java.io.Serializable {   
       public static Singleton INSTANCE = new Singleton();   
        
       protected Singleton() {   
          // Exists only to thwart instantiation.   
       }   
       private Object readResolve() {   
                return INSTANCE;   
          }  
       }   

    上面的單例類實現(xiàn)從readResolve()方法中返回一個唯一的實例;這樣無論Singleton類何時被重構(gòu),它都只會返回那個相同的單例類實例。
    例13測試了例12的單例類:
    例13 測試一個可序列化的單例類

    代碼
    import java.io.*;   
    import org.apache.log4j.Logger;   
    import junit.framework.Assert;   
    import junit.framework.TestCase;   
        
    public class SingletonTest extends TestCase {   
       private Singleton sone = null, stwo = null;   
       private static Logger logger = Logger.getRootLogger();   
        
       public SingletonTest(String name) {   
          super(name);   
       }   
       public void setUp() {   
          sone = Singleton.INSTANCE;   
          stwo = Singleton.INSTANCE;   
       }   
       public void testSerialize() {   
          logger.info("testing singleton serialization...");   
    <b>      writeSingleton();   
          Singleton s1 = readSingleton();   
          Singleton s2 = readSingleton();   
          Assert.assertEquals(true, s1 == s2);</b>   }   
       private void writeSingleton() {   
          try {   
             FileOutputStream fos = new FileOutputStream("serializedSingleton");   
             ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);   
             Singleton s = Singleton.INSTANCE;   
        
             oos.writeObject(Singleton.INSTANCE);   
             oos.flush();   
          }   
          catch(NotSerializableException se) {   
             logger.fatal("Not Serializable Exception: " + se.getMessage());   
          }   
          catch(IOException iox) {   
             logger.fatal("IO Exception: " + iox.getMessage());   
          }   
       }   
       private Singleton readSingleton() {   
          Singleton s = null;   
        
          try {   
             FileInputStream fis = new FileInputStream("serializedSingleton");   
             ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);   
             s = (Singleton)ois.readObject();   
          }   
          catch(ClassNotFoundException cnf) {   
             logger.fatal("Class Not Found Exception: " + cnf.getMessage());   
          }   
          catch(NotSerializableException se) {   
             logger.fatal("Not Serializable Exception: " + se.getMessage());   
          }   
          catch(IOException iox) {   
             logger.fatal("IO Exception: " + iox.getMessage());   
          }   
          return s;   
       }   
       public void testUnique() {   
          logger.info("testing singleton uniqueness...");   
          Singleton another = new Singleton();   
        
          logger.info("checking singletons for equality");   
          Assert.assertEquals(true, sone == stwo);   
       }   
    }   

    前面這個測試案例序列化例12中的單例類,并且兩次重構(gòu)它。然后這個測試案例檢查看是否被重構(gòu)的單例類實例是同一個對象。下面是測試案例的輸出:

    代碼
    Buildfile: build.xml   
        
    init:   
         [echo] Build 20030422 (22-04-2003 11:32)   
        
    compile:   
        
    run-test-text:   
         [java] .INFO main: testing singleton serialization...   
         [java] .INFO main: testing singleton uniqueness...   
         [java] INFO main: checking singletons for equality   
        
         [java] Time: 0.1   
        
         [java] OK (2 tests)   
     

    單例模式結(jié)束語

    單例模式簡單卻容易讓人迷惑,特別是對于Java的開發(fā)者來說。在這篇文章中,作者演示了Java開發(fā)者在顧及多線程、類載入器和序列化情況如何實現(xiàn)單例模式。作者也展示了你怎樣才能實現(xiàn)一個單例類的注冊表,以便能夠在運行期指定單例類。 

    posted on 2007-04-02 14:12 leoli 閱讀(282) 評論(0)  編輯  收藏 所屬分類: java

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