Сингтон - паттерн проектирования, который используется, чтобы контролировать число создаваемых объектов, слодовательно он относится семейству паттернов Создатели.
Была тенденция создавать максимум один объект, но в некоторых ситуациях необходимо создать фиксированное число объектов; и именно в этом нам поможет данный паттерн. Обычно, конструктор создается приватным, чтобы убедиться, что внешний мир не может создать объекты и предоставляем один статический метод, который возвращает объект. Создание объекта происходит только если он не был создан до этого.
Есть несколько ситуаций, когда целесобразно использовать паттерн синглтон. На пример: логирование, кэширование, балансировка нагрузки, конфигурирование, коммуникации и пулл-коннекшинов в БД. Пример использования синглтона в Java API - класс Runtime.
Реализация синглтона
Приведем пример простой реализации синглтона. Инициализация произойдет при запуске приожения, так же данный способ является потокобезопасный.
public class MySingleton {
private static final MySingleton mySingleton = new MySingleton();
private MySingleton(){}
public static MySingleton getInstance(){
return mySingleton;
}
}
А вот реализация использующая инициализацию при первом обращении. В многопоточном приложении данная реализация будет плогих решением:
class MySingleton {
private static MySingleton mySingleton;
private MySingleton(){}
public static MySingleton getInstance(){
if(null == mySingleton) {
mySingleton = new MySingleton();
}
return mySingleton;
}
}
Решение для многопоточной среды должо избежать гонки состояний и убедиться, что не будет нарушения философии синглтона. Но в примере ниже, делать весь метод synchronized - не лучший подход, т.к нам необходимо добавить ограничение только на создание объекта.
class MySingleton {
private static MySingleton mySingleton;
private MySingleton(){}
public synchronized static MySingleton getInstance(){
if(null == mySingleton) {
mySingleton = new MySingleton();
}
return mySingleton;
}
}
Пример ниже делает все то же, но так же пользуется двойной проверкой, используя блокировку по объекту. Это реализация гарантирует потокобезопасность. Но дополнительный объект, который нужен только для блокировки - не лушчая практика.
class MySingleton {
private static MySingleton mySingleton;
private static final Object lock = new Object();
private MySingleton(){}
public static MySingleton getInstance(){
if(null == mySingleton) {
synchronized(lock) {
if(null == mySingleton) {
mySingleton = new MySingleton();
}
}
}
return mySingleton;
}
}
Другая многопоточная реализация, пользуется двойной проверкой, но с блокировкой на уровне класса. Отметив объект MySingletone, как volatile, мы уверены, что изменения , сделанные в одном потоке, будут видны другим потокам. Данная реализация гарантирует потокобезопасность.
class MySingleton {
private volatile static MySingleton mySingleton;
private MySingleton() {}
public static MySingleton getInstance() {
if (null == mySingleton) {
synchronized(MySingleton.class) {
if (null == mySingleton) {
mySingleton = new MySingleton();
}
}
}
return mySingleton;
}
}
Данная реализация предоставляет конструктор, который помешает нарушить контракт синглтона, используя рефлексию.
class MySingleton {
private volatile static MySingleton mySingleton;
//Reflection может получить доступ к приватному конструктору
private MySingleton() throws Exception {
if (null == mySingleton) {
mySingleton = new MySingleton();
} else {
throw new Exception("Это singleton; не ожидается создание более одного экземпляра");
}
}
public static MySingleton getInstance() throws Exception {
if (null == mySingleton) {
synchronized(MySingleton.class) {
if (null == mySingleton) {
mySingleton = new MySingleton();
}
}
}
return mySingleton;
}
}
Очень популярная реализация, с использованием статического класса, которая предоставляет ленивую инициализацию (при первом обращении) и потокобезопасность.
public class MySingleton {
private MySingleton() {}
private static class SingletonUisngInner {
private static MySingleton mySingleton = new MySingleton();
}
public static MySingleton getInstance() {
return SingletonUisngInner.mySingleton;
}
}
В некоторых обстоятельствах, если ваш синглтон наследуется от Cloneable - вашему классу необходимы дополнительные проверки, чтобы избежать нарушения контракта синглтона. Вам необходимо переопределить методо clone и явно выкинуть ошибку CloneNotSupportedException.
class ClonedClass implements Cloneable {
//Некоторая логика
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
public class MySingleton extends ClonedClass {
private MySingleton() {}
private static class SingletonUisngInner {
private static MySingleton mySingleton = new MySingleton();
}
public static MySingleton getInstance() {
return SingletonUisngInner.mySingleton;
}
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
throw new CloneNotSupportedException();
}
}
Следующий и наш финальный, очень популярный и умный способ реализации синглтона - использовать Enum, который возьмет все заботы на себя.
public enum EnumSingleton{
INSTANCE;
}
Иногда, люди говорят о синглтонах в нескольких JVM - разберемся с этим. Синглтон означет, что есть только один объект, и мы хоршо знаем, что жизненным циклом объекта управляет JVM, так что один разделяемый объект, среди нескольких JVM невозможен.
Но если вам это необходимо, вы можете создать объект в одной JVM и передавать его через сериализацию, в другие JVM (но помните, что вы десириализуете его, так что, все что отмечено static или transient не передается, и где то контракт синглтона может быть нарушен). Вы так же можете использовать RMI объекты, как синглтоны, чтобы удовлетворить вашим потребностям.
Веселого обучения!