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。INSTANCE 是 SingletonEnum 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1：INSTANCE
单例2：INSTANCE
非单例1：java_mode_06.Test@28a418fc
非单例2：java_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。