一文读懂《Effective Java》第3条：用私有构造器或者枚举类型强化Singleton属性

Singleton 指仅仅被实例化一的类，通常用于代表那些本质上唯一的系统组件，比如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。

实现Singleton 共有3种方法，在Java 1.5发行版之前实现有两种；在Java 1.5发行版之后实现Singleton 还有第三种方法，下面进行依次介绍。

第一种：公有静态类是个final域

构造器保持为私有，导出公有静态成员，客户端可以访问该类的唯一实例。

public class Elvis {

  public static final Elvis INSTANCE = new Elvis();

  //构造器保持为私有，导出公有静态成员，客户端可以访问该类的唯一实例
  private Elvis(){
    //...
  }

  public void leaveTheBuilding(){
    //...
  }
}

私有构造器仅被调用依次，用来实例化公有静态final域 Elvis.INSTANCE。由于缺少共有的或者受保护的构造器，所以保证了Elvis 全局唯一性。

但要注意一点：享有的客户端可以借助 AccessiableObject.setAccessible方法，通过反射机制调用私有构造器。如果需要抵御这种攻击，可以修改构造器，代码里面做个检测判断，在被要求创建第二个实例时抛出异常。

第二种：公有成员是个静态工厂方法

实现Singleton 的第二种方法，公有的成员是个静态工厂方法：

public class Elvis2 {
  // 私有成员
  private static final Elvis2 INSTANCE = new Elvis2();

  // 静态方法公有成员
  public static Elvis2 getInstance(){
    return INSTANCE;
  }

  //构造器保持为私有，导出公有静态成员，客户端可以访问该类的唯一实例
  private Elvis2(){
    //...
  }

  public void leaveTheBuilding(){
    //...
  }
}

对于静态方法Elvis2.getInstance() 的所有调用，都会返回一个对象引用，所以永远不会创建其他实例（但是反射机制依然可以绕开这个设计，因此最好构造器同样做个判断）。

公有域方法的好处是，组成类成员的声明，很清楚的表明这个类是一个Singleton。公有的静态域是final的， 所以该域总是包含相同的对象引用。

但公有域方法在性能上不再有任何优势了，因为现代的JVM 实现几乎都能够将静态工厂方法的调用内联化（Inline Method）。

另外，工厂方法有2个优势：

• 在不改变API的前提下，我们可以改变此类是否应该为Singleton 的想法。工厂方法返回该类的唯一实例，但会容易被修改，比如改为每个调用该方法的线程返回一个唯一的实例。
• 第二个优势，与泛型有关。为了让Singleton 类变成可序列化的（Serializable），仅仅在对象声明中加上“implements Serializable” 是不够的。为了维护并保证Singleton，必须声明所有实例域都是瞬时的（transient），并提供一个readResolve方法。否则每次反序列化都会创建一个新实例。

  // readResolve method to preserve singleton property
  private Object readObject(){
    // Return the one true Elvis and let the garbage collector take care of the Elvis impersonator
    return INSTANCE;
  }

第三种：包含单个元素的枚举类型

第三种实现Singleton 的方法是编写一个包含单个元素的枚举类型：

public class SingletonCase6 {
  enum SingletonEnum {
    //创建一个枚举对象，该对象天生为单例
    INSTANCE;
    private SingletonCase6 singleton;

    //私有化枚举的构造函数
    private SingletonEnum() {
      System.out.println("-----1 init constructor-----");
      singleton = new SingletonCase6();
    }

    public SingletonCase6 getSingleton() {
      System.out.println("-----2 return singleton-----");
      return singleton;
    }
  }

  private SingletonCase6() {
  }

  public static SingletonCase6 getInstance(){
    System.out.println("-----3 getInstance -----");
    return SingletonEnum.INSTANCE.getSingleton();
  }

  public static void main(String[] args) {
    getInstance();
  }
}

输出结果：

-----3 getInstance -----
-----1 init constructor-----
-----2 return singleton-----

这种方法在功能上跟公有域方法相近，但它更加简洁，无偿的提供了序列化机制，绝对防止多次实例化，即使是面对复杂的序列化或者反射攻击的时候。

总结

上面的第三种方法元素的枚举类型已经成为实现Singleton 最佳方法。

单例模式实际上有5种（懒汉模式/饿汉模式/双锁检测模式/内部类/枚举类），相关的单例模式参考文章：

• 设计模式学习（五）：单例模式 （上） https://blog.csdn.net/qq_29166327/article/details/82229348?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522160351095319195264762715%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fblog.%2522%257D&request_id=160351095319195264762715&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~blog~first_rank_v1~rank_blog_v1-3-82229348.pc_v1_rank_blog_v1&utm_term=%E5%8D%95%E4%BE%8B%E6%A8%A1%E5%BC%8F&spm=1018.2118.3001.4187
• 设计模式学习（五）：单例模式 （下） https://blog.csdn.net/qq_29166327/article/details/103587276?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522160351095319195264762715%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fblog.%2522%257D&request_id=160351095319195264762715&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~blog~first_rank_v1~rank_blog_v1-4-103587276.pc_v1_rank_blog_v1&utm_term=%E5%8D%95%E4%BE%8B%E6%A8%A1%E5%BC%8F&spm=1018.2118.3001.4187