全网最简单的Java设计模式【七】枚举实现单例设计模式

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一、引言

枚举实现单例模式的原理基于枚举的特性:每个枚举项都是 public static final 的,因此枚举天然就是单例的。枚举类型在Java中是一种特殊的类,它们不能被继承,也不能有显式的构造函数。这些特性使得枚举成为实现单例模式的理想选择。

二、实现过程

1. 创建枚举类型:

首先,需要创建一个枚举类型,枚举元素代表类的唯一实例。枚举类型默认是 final 的,因此不能被继承。

2. 定义访问修饰符:

枚举的实例(枚举项)默认是 public static final 的,因此无需额外定义访问修饰符。这意味着枚举实例是公开的、静态的、且最终的,符合单例模式的要求。

3. 实现单例设计模式的成员函数:

在枚举中可以添加实例方法,这些方法可以被外部调用以执行特定的操作。由于枚举实例是唯一的,因此这些方法将操作的是同一个实例的状态。

三、示例代码

1)以下是一个使用枚举实现单例设计模式的示例:

package java_mode_06;

public enum SingletonEnum {  
    INSTANCE;  
  
    private String data;  
  
    // 枚举的构造函数总是私有的,防止外部实例化  
    private SingletonEnum() {  
        data = "这是单例的数据";  
    }  
  
    // 提供获取实例数据的公共方法  
    public String getData() {  
        return data;  
    }  
  
    // 提供设置实例数据的公共方法  
    public void setData(String data) {  
        this.data = data;  
    }  
  
    // 其他业务方法...  
}  

在这个例子中,SingletonEnum 是一个枚举,它有一个私有的构造函数,这保证了不能从外部进行实例化。INSTANCESingletonEnum 类型的一个实例,也是这个类的唯一实例。通过 SingletonEnum.INSTANCE 可以全局访问这个唯一实例,并调用其方法。

2)调用方法示例:

package java_mode_06;

public class Main {  
    public static void main(String[] args) {  
        // 获取单例实例  
        SingletonEnum singleton = SingletonEnum.INSTANCE;  
        SingletonEnum singleton1 = SingletonEnum.INSTANCE;  
        
        //获取非单例实例
        Test test = new Test();
        Test test1 = new Test();
        // 输出实例数据  
        System.out.println("单例1:" + singleton);  
        System.out.println("单例2:" + singleton1);  
        
        System.out.println("非单例1:" + test);
        System.out.println("非单例2:" + test1);
    }  
}

3)打印结果:

以下结果通过对比 单例 模式和 普通实例化 的方式,演示了单例模式确保类 只有一个实例 存在的特性,而普通实例化 每次的类的引用都不同

单例1INSTANCE
单例2INSTANCE
非单例1java_mode_06.Test@28a418fc
非单例2java_mode_06.Test@5305068a

四、枚举的优缺点

1. 优点:

  • 实现简单:使用枚举实现单例模式代码量少,简洁明了。
  • 线程安全:枚举类型是线程安全的,无需额外的同步措施。
  • 防止反序列化:枚举类型可以防止反序列化重新创建新的对象,确保单例的唯一性。
  • 防止反射攻击:枚举类型可以防止通过反射来创建新的实例。

2. 缺点:

  • 不可延迟加载:枚举实例在类加载时就已经实例化,无法实现延迟加载。
  • 不可扩展:枚举类型不能被继承,因此不能通过继承来扩展单例类的功能。

五、应用场景

枚举实现单例设计模式适用于以下场景:

  • 全局唯一实例:需要确保全局只有一个实例,并提供全局访问点。
  • 线程安全:在多线程环境下,需要确保单例的唯一性和线程安全。
  • 防止反序列化和反射攻击:需要确保单例的唯一性,即使面对复杂的序列化或反射攻击。

例如,配置文件读取类、数据库连接池、线程池、缓存管理器等都可以使用枚举来实现单例设计模式。

总之,使用枚举来实现单例设计模式是一种简洁而高效的方式,特别适合于那些需要 简单实现线程安全、且对 性能要求较高 的场景。通过枚举实现单例模式,可以避免多线程同步问题,防止反序列化和反射攻击,确保类的唯一实例。

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