为什么我强烈建议大家使用枚举来实现单例

桃扇骨 2023-10-14 09:20 129阅读 0赞

## 哪种写单例的方式最好 ##

在StakcOverflow中，有一个关于What is an efficient way to implement a singleton pattern in Java?的讨论：

![2b86656119444f838e92b7e446fb9a03_noop.image_iz_58558_from_article.pc_detail_x-expires_1691204883_x-signature_m7043s8fjADBmwkMIOmWr_2ByzZmU_3D][]![2b86656119444f838e92b7e446fb9a03_noop.image_iz_58558_from_article.pc_detail_x-expires_1691204883_x-signature_m7043s8fjADBmwkMIOmWr_2ByzZmU_3D][]

![18c6440b6fd140248f413b453e47a248.webp][]![2b86656119444f838e92b7e446fb9a03_noop.image_iz_58558_from_article.pc_detail_x-expires_1691204883_x-signature_m7043s8fjADBmwkMIOmWr_2ByzZmU_3D][]

如上图，得票率最高的回答是：使用枚举。

回答者引用了Joshua Bloch大神在《Effective Java》中明确表达过的观点：

> 使用枚举实现单例的方法虽然还没有广泛采用，但是单元素的枚举类型已经成为实现Singleton的最佳方法。

如果你真的深入理解了单例的用法以及一些可能存在的坑的话，那么你也许也能得到相同的结论，那就是：使用枚举实现单例是一种很好的方法。

## 枚举单例写法简单 ##

如果你看过《单例模式的七种写法》中的实现单例的所有方式的代码，那就会发现，各种方式实现单例的代码都比较复杂。主要原因是在考虑线程安全问题。

我们简单对比下“双重校验锁”方式和枚举方式实现单例的代码。

“双重校验锁”实现单例：

![76a9da781317486194fba5ea405d8a5a.png][]![0c49be567ce648c993721249d0218dc7_noop.image_iz_58558_from_article.pc_detail_x-expires_1691204883_x-signature_4PFcWF4_2FpXJugtC6xHMOQn40vJ4_3D][]

枚举实现单例：

![a73beec1dcbc44348c3b73191e057b72.png][]![2521e4810bdd48d1a0e3e017b89ede19_noop.image_iz_58558_from_article.pc_detail_x-expires_1691204883_x-signature_SQEGlaYeuz7PchltcoAClbwe_2Bho_3D][]

相比之下，你就会发现，枚举实现单例的代码会精简很多。

**上面的双重锁校验的代码之所以很臃肿，是因为大部分代码都是在保证线程安全。**为了在保证线程安全和锁粒度之间做权衡，代码难免会写的复杂些。但是，这段代码还是有问题的，因为他无法解决反序列化会破坏单例的问题。

## 枚举可解决线程安全问题 ##

上面提到过。使用非枚举的方式实现单例，都要自己来保证线程安全，所以，这就导致其他方法必然是比较臃肿的。那么，为什么使用枚举就不需要解决线程安全问题呢？

其实，并不是使用枚举就不需要保证线程安全，只不过线程安全的保证不需要我们关心而已。也就是说，其实在“底层”还是做了线程安全方面的保证的。

那么，“底层”到底指的是什么？

这就要说到关于枚举的实现了。这部分内容可以参考我的另外一篇博文《深度分析Java的枚举类型—-枚举的线程安全性及序列化问题》，这里我简单说明一下：

定义枚举时使用enum和class一样，是Java中的一个关键字。就像class对应用一个Class类一样，enum也对应有一个Enum类。

通过将定义好的枚举反编译，我们就能发现，其实枚举在经过javac的编译之后，会被转换成形如public final class T extends Enum的定义。

而且，枚举中的各个枚举项同事通过static来定义的。如：

![9b428cc501194456a720003cb6f389e3_noop.image_iz_58558_from_article.pc_detail_x-expires_1691204883_x-signature_gIxoNMngkkkw_2FqUykAtbi7zfpGg_3D][]

![39b37c1ef7b64ac7b104b709543eba32.png][]

反编译后代码为：

![32931b6ab7ca4072b84bc9889b40edb0.png][]![8a2c7b0621e0423eb7d394153bfbbcde_noop.image_iz_58558_from_article.pc_detail_x-expires_1691204883_x-signature_TjZEyjF2hJ2_2Fj66RsspXH8fTEoc_3D][]

了解JVM的类加载机制的朋友应该对这部分比较清楚。static类型的属性会在类被加载之后被初始化，我们在深度分析Java的ClassLoader机制（源码级别）中介绍过，**当一个Java类第一次被真正使用到的时候静态资源被初始化、Java类的加载和初始化过程都是线程安全的（因为虚拟机在加载枚举的类的时候，会使用ClassLoader的loadClass方法，而这个方法使用同步代码块保证了线程安全）**。所以，创建一个enum类型是线程安全的。

也就是说，我们定义的一个枚举，在第一次被真正用到的时候，会被虚拟机加载并初始化，而这个初始化过程是线程安全的。而我们知道，**解决单例的并发问题，主要解决的就是初始化过程中的线程安全问题。**

所以，由于枚举的以上特性，枚举实现的单例是天生线程安全的。

## 枚举可避免反序列化破坏单例 ##

前面我们提到过，使用“双重校验锁”实现的单例其实是存在一定问题的，就是这种单例有可能被序列化锁破坏，关于这种破坏及解决办法，参看单例与序列化的那些事儿，这里不做更加详细的说明了。

那么，对于序列化这件事情，为什么枚举又有先天的优势了呢？答案可以在Java Object Serialization Specification 中找到答案。其中专门对枚举的序列化做了如下规定：

![069f9c158e7d4252b8abc2bb7121dfd7_noop.image_iz_58558_from_article.pc_detail_x-expires_1691204883_x-signature_O_2FKCX7Bb9uaXffh_2BQU7i4EpfVSc_3D][]

![c105e74db94a4746bab92616efd6bf89.webp][]

大概意思就是：**在序列化的时候Java仅仅是将枚举对象的name属性输出到结果中，反序列化的时候则是通过java.lang.Enum的valueOf方法来根据名字查找枚举对象。**同时，编译器是不允许任何对这种序列化机制的定制的，因此禁用了writeObject、readObject等方法。

**普通的Java类的反序列化过程中，会通过反射调用类的默认构造函数来初始化对象。**所以，即使单例中构造函数是私有的，也会被反射给破坏掉。由于反序列化后的对象是重新new出来的，所以这就破坏了单例。

但是，**枚举的反序列化并不是通过反射实现的。**所以，也就不会发生由于反序列化导致的单例破坏问题。这部分内容在《深度分析Java的枚举类型—-枚举的线程安全性及序列化问题》中也有更加详细的介绍，还展示了部分代码，感兴趣的朋友可以前往阅读。

## 总结 ##

在所有的单例实现方式中，枚举是一种在代码写法上最简单的方式，之所以代码十分简洁，是因为Java给我们提供了enum关键字，我们便可以很方便的声明一个枚举类型，而不需要关心其初始化过程中的线程安全问题，因为枚举类在被虚拟机加载的时候会保证线程安全的被初始化。

除此之外，在序列化方面，Java中有明确规定，枚举的序列化和反序列化是有特殊定制的。这就可以避免反序列化过程中由于反射而导致的单例被破坏问题。

[2b86656119444f838e92b7e446fb9a03_noop.image_iz_58558_from_article.pc_detail_x-expires_1691204883_x-signature_m7043s8fjADBmwkMIOmWr_2ByzZmU_3D]: https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/2b86656119444f838e92b7e446fb9a03~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1691204883&x-signature=m7043s8fjADBmwkMIOmWr%2ByzZmU%3D
[18c6440b6fd140248f413b453e47a248.webp]: https://img-blog.csdnimg.cn/18c6440b6fd140248f413b453e47a248.webp
[76a9da781317486194fba5ea405d8a5a.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/76a9da781317486194fba5ea405d8a5a.png
[0c49be567ce648c993721249d0218dc7_noop.image_iz_58558_from_article.pc_detail_x-expires_1691204883_x-signature_4PFcWF4_2FpXJugtC6xHMOQn40vJ4_3D]: https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/0c49be567ce648c993721249d0218dc7~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1691204883&x-signature=4PFcWF4%2FpXJugtC6xHMOQn40vJ4%3D
[a73beec1dcbc44348c3b73191e057b72.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/a73beec1dcbc44348c3b73191e057b72.png
[2521e4810bdd48d1a0e3e017b89ede19_noop.image_iz_58558_from_article.pc_detail_x-expires_1691204883_x-signature_SQEGlaYeuz7PchltcoAClbwe_2Bho_3D]: https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/2521e4810bdd48d1a0e3e017b89ede19~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1691204883&x-signature=SQEGlaYeuz7PchltcoAClbwe%2Bho%3D
[9b428cc501194456a720003cb6f389e3_noop.image_iz_58558_from_article.pc_detail_x-expires_1691204883_x-signature_gIxoNMngkkkw_2FqUykAtbi7zfpGg_3D]: https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/9b428cc501194456a720003cb6f389e3~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1691204883&x-signature=gIxoNMngkkkw%2FqUykAtbi7zfpGg%3D
[39b37c1ef7b64ac7b104b709543eba32.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/39b37c1ef7b64ac7b104b709543eba32.png
[32931b6ab7ca4072b84bc9889b40edb0.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/32931b6ab7ca4072b84bc9889b40edb0.png
[8a2c7b0621e0423eb7d394153bfbbcde_noop.image_iz_58558_from_article.pc_detail_x-expires_1691204883_x-signature_TjZEyjF2hJ2_2Fj66RsspXH8fTEoc_3D]: https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/8a2c7b0621e0423eb7d394153bfbbcde~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1691204883&x-signature=TjZEyjF2hJ2%2Fj66RsspXH8fTEoc%3D
[069f9c158e7d4252b8abc2bb7121dfd7_noop.image_iz_58558_from_article.pc_detail_x-expires_1691204883_x-signature_O_2FKCX7Bb9uaXffh_2BQU7i4EpfVSc_3D]: https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/069f9c158e7d4252b8abc2bb7121dfd7~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1691204883&x-signature=O%2FKCX7Bb9uaXffh%2BQU7i4EpfVSc%3D
[c105e74db94a4746bab92616efd6bf89.webp]: https://img-blog.csdnimg.cn/c105e74db94a4746bab92616efd6bf89.webp