Java单例模式的7种写法中，为何用Enum枚举实现被认为是最好的方式？【享学Java】
Java单例模式的7种写法中，为何用Enum枚举实现被认为是最好的方式？【享学Java】
前言
如果看到标题就能表示赞同的小伙伴，那估摸你也肯定看过Joshua Bloch大神说过的这么一句话：单元素的枚举类型已经成为实现Singleton的最佳方法。我把它翻译成人话就是：实现单例模式的最佳方法是使用枚举。
单例模式
单例模式（Singleton Pattern）：确保一个类有且只有一个实例，并提供一个全局访问点。
在开发中，很多时候有一些对象其实我们只需要一个，例如：线程池（threadpool）、缓存（cache）、默认设置、注册表（registry）、日志对象等等，这个时候把它设计为单例模式是最好的选择。
Java中单例模式是一种广泛使用的设计模式，单例模式有很多好处，它能够避免实例对象的重复创建，不仅可以减少每次创建对象的时间开销，还可以节约内存空间（比如spring管理的无状态bean）；还能够避免由于操作多个实例导致的逻辑错误。如果一个对象有可能贯穿整个应用程序，而且起到了全局统一管理控制的作用，那么单例模式也许是一个值得考虑的选择。
单例模式7种写法
单例模式的写法非常多，但很多写法存在一些不足，下面以示例的方式加以指出：
1、懒汉（线程不安全）：
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){} //私有构造函数
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
} 这种写法lazy loading（懒加载）很明显，但是一看就知道，存在线程安全问题，所以这种写法是被禁止的。
2、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;
}
} 显然加了个synchronized来保证线程安全，but，效率太低了，毕竟99.99%的情况下是不需要同步的，有点用力过猛。极力不推荐使用
3、饿汉：
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
} 这种基于classloder机制避免了多线程的同步问题，初始化的时候就给装载了。但是现在，没有懒加载的效果了。这是最简单的一种实现，据我了解绝大部分小伙伴都是这些写单例模式的~
4、饿汉（变种）：
public class Singleton {
private static Singleton instance = null;
static {
instance = new Singleton();
}
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
} 和上面差不多，都是在本类初始化即实例化instance。
5、静态内部类：
public class Singleton {
// 静态内部类
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton (){}
public static final Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
} 请注意这种方式和上面是存在不一样的地方的 。
据我了解：面试中能答出这种方式以及下面方式，都属加分项
刚分析了方式3、4都没有lazy loading效果。而这种方式Singleton类被装载了，instance不会被立马初始化，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，显然它达到了`lazy loading效果
6、双重校验锁（懒汉）
public class Singleton {
private volatile static Singleton singleton;
private Singleton (){}
public static Singleton getSingleton() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
// 注意此处还得有次判空~
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
} 使用到了volatile机制。这个是第二种方式的升级版，俗称双重检查锁定。既保证了效率，又保证了安全。代码稍微复杂点，但显得比较高级~
7、枚举
public enum Singleton {
INSTANCE;
} 使用枚举方式实现，也是本文的主菜。
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。
所以这种写法，是十分推荐的且是最优的
为何枚举方式是最好的单例实现方式？
前几种方式实现单例都有如下3个特点：
- 构造方法私有化
- 实例化的变量引用私有化
- 获取实例的方法共有
这种实现方式的问题就在低一点：私有化构造器并不保险。因为它抵御不了反射攻击，比如如下示例代码：
以大家最为常用的
饿汉式为例，看我怎么攻击它
public class Singleton implements Serializable {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Singleton s = Singleton.getInstance();
// 拿到所有的构造函数，包括非public的
Constructor<Singleton> constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true);
// 使用空构造函数new一个实例。即使它是private的~~~
Singleton sReflection = constructor.newInstance();
System.out.println(s); //com.fsx.bean.Singleton@1f32e575
System.out.println(sReflection); //com.fsx.bean.Singleton@279f2327
System.out.println(s == sReflection); // false
}
}运行输出：
com.fsx.bean.Singleton@1f32e575
com.fsx.bean.Singleton@279f2327
false通过反射，竟然给所谓的单例创建出了一个新的实例对象。所以这种方式也还是存在不安全因素的。怎么破？？？如何解决？？？
其实Joshua Bloch说了：可以在构造函数在被第二次调用的时候抛出异常。具体示例代码，可以参考枚举实现的源码，哈哈。
再看看它的序列化、反序列时会不会有问题。如下：
注意：JDK的序列化、反序列化底层并不是反射~~~
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Singleton s = Singleton.getInstance();
byte[] serialize = SerializationUtils.serialize(s);
Object deserialize = SerializationUtils.deserialize(serialize);
System.out.println(s);
System.out.println(deserialize);
System.out.println(s == deserialize);
}
}运行结果：
com.fsx.bean.Singleton@452b3a41
com.fsx.bean.Singleton@6193b845
false可以看出，序列化前后两个对象并不相等。所以它序列化也是不安全的
下面看看枚举大法
使用枚举实现单例极其的简单：
public enum EnumSingleton {
INSTANCE;
}首先看看是否防御反射攻击：
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
EnumSingleton s = EnumSingleton.INSTANCE;
// 拿到所有的构造函数，包括非public的
Constructor<EnumSingleton> constructor = EnumSingleton.class.getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true);
// 使用空构造函数new一个实例。即使它是private的~~~
EnumSingleton sReflection = constructor.newInstance();
System.out.println(s); //com.fsx.bean.Singleton@1f32e575
System.out.println(sReflection); //com.fsx.bean.Singleton@279f2327
System.out.println(s == sReflection); // false
}
}结果运行就报错：
Exception in thread "main" java.lang.NoSuchMethodException: com.fsx.bean.EnumSingleton.<init>()
at java.lang.Class.getConstructor0(Class.java:3082)
at java.lang.Class.getDeclaredConstructor(Class.java:2178)
at com.fsx.maintest.Main.main(Main.java:19)这个看起来是因为没有空的构造函数导致的，还并不能下定义说防御了反射攻击。那它有什么构造函数呢，可以看它的父类Enum类：
// @since 1.5 它是所有Enum类的父类，是个抽象类
public abstract class Enum<E extends Enum<E>> implements Comparable<E>, Serializable {
// 这是它的唯一构造函数，接收两个参数（若没有自己额外指定构造函数的话~）
protected Enum(String name, int ordinal) {
this.name = name;
this.ordinal = ordinal;
}
...
}既然它有这个构造函数，那我们就先拿到这个构造函数再创建对象试试：
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
EnumSingleton s = EnumSingleton.INSTANCE;
// 拿到所有的构造函数，包括非public的
Constructor<EnumSingleton> constructor = EnumSingleton.class.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);// 拿到有参的构造器
constructor.setAccessible(true);
// 使用空构造函数new一个实例。即使它是private的~~~
System.out.println("拿到了构造器：" + constructor);
EnumSingleton sReflection = constructor.newInstance("testInstance", 1);
System.out.println(s); //com.fsx.bean.Singleton@1f32e575
System.out.println(sReflection); //com.fsx.bean.Singleton@279f2327
System.out.println(s == sReflection); // false
}
}运行打印：
拿到了构造器：private com.fsx.bean.EnumSingleton(java.lang.String,int)
Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: Cannot reflectively create enum objects
at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:417)
at com.fsx.maintest.Main.main(Main.java:22)第一句输出了，表示我们是成功拿到了构造器Constructor对象的，只是在执行newInstance时候报错了。并且也提示报错在Constructor的417行，看看Constructor的源码处：
public final class Constructor<T> extends Executable {
...
public T newInstance(Object ... initargs) throws InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException {
...
if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
...
}
...
}主要是这一句：(clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0。说明：反射在通过newInstance创建对象时，会检查该类**是否ENUM修饰**，如果是则抛出异常，反射失败，因此枚举类型对反射是绝对安全的。
那么，枚举对序列化、反序列化是否安全？
public class Main {
public static void main(String[] args) {
EnumSingleton s = EnumSingleton.INSTANCE;
byte[] serialize = SerializationUtils.serialize(s);
Object deserialize = SerializationUtils.deserialize(serialize);
System.out.println(s == deserialize); //true
}
}结果是：true。因此：枚举类型对序列化、反序列也是安全的。
综上，可以得出结论：枚举是实现单例模式的最佳实践。毕竟使用它全都是优点：
- 反射安全
- 序列化/反序列化安全
- 写法简单
- 没有一个更有信服力的原因不去使用枚举
附：局变量比单例模式差在哪里？
- 不可延迟实例化
- 不能保证全局只有一个实例（因为使用者都可以自己new对象）
总结
单例模式作为最为简单的一种设计模式，可以说是用到了everywhere，它不仅仅是我们撸码中肯定会用到的，更是面必问的一道题。我相信你理解了本文之后，以后不管使用和面试，都能轻松应对~