概要
單例模式是最簡單的設(shè)計模式之一，但是對于Java的開發(fā)者來說，它卻有很多缺陷。在本月的專欄中，David Geary探討了單例模式以及在面對多線程（multithreading)、類裝載器（classloaders）和序列化(serialization)時如何處理這些缺陷。

單例模式適合于一個類只有一個實例的情況，比如窗口管理器，打印緩沖池和文件系統(tǒng)，它們都是原型的例子。典型的情況是，那些對象的類型被遍及一個軟件系統(tǒng)的不同對象訪問，因此需要一個全局的訪問指針，這便是眾所周知的單例模式的應(yīng)用。當(dāng)然這只有在你確信你不再需要任何多于一個的實例的情況下。
單例模式的用意在于前一段中所關(guān)心的。通過單例模式你可以：


確保一個類只有一個實例被建立
提供了一個對對象的全局訪問指針
在不影響單例類的客戶端的情況下允許將來有多個實例

盡管單例設(shè)計模式如在下面的圖中的所顯示的一樣是最簡單的設(shè)計模式，但對于粗心的Java開發(fā)者來說卻呈現(xiàn)出許多缺陷。這篇文章討論了單例模式并揭示了那些缺陷。
注意：你可以從 Resources 下載這篇文章的源代碼。

單例模式

在《設(shè)計模式》一書中，作者這樣來敘述單例模式的：確保一個類只有一個實例并提供一個對它的全局訪問指針。
下圖說明了單例模式的類圖。
（圖1）

單例模式的類圖

正如你在上圖中所看到的，這不是單例模式的完整部分。此圖中單例類保持了一個對唯一的單例實例的靜態(tài)引用，并且會從靜態(tài)getInstance()方法中返回對那個實例的引用。
例1顯示了一個經(jīng)典的單例模式的實現(xiàn)。
例1.經(jīng)典的單例模式

    public class ClassicSingleton { 
   private static ClassicSingleton instance = null; 
  
   protected ClassicSingleton() { 
      // Exists only to defeat instantiation. 
   } 
   public static ClassicSingleton getInstance() { 
      if(instance == null) { 
         instance = new ClassicSingleton(); 
      } 
      return instance; 
   } 
} 

  

在例1中的單例模式的實現(xiàn)很容易理解。ClassicSingleton類保持了一個對單獨的單例實例的靜態(tài)引用，并且從靜態(tài)方法getInstance()中返回那個引用。
關(guān)于ClassicSingleton類，有幾個讓我們感興趣的地方。首先，ClassicSingleton使用了一個眾所周知的懶漢式實例化去創(chuàng)建那個單例類的引用;結(jié)果，這個單例類的實例直到getInstance()方法被第一次調(diào)用時才被創(chuàng)建。這種技巧可以確保單例類的實例只有在需要時才被建立出來。其次，注意ClassicSingleton實現(xiàn)了一個protected的構(gòu)造方法，這樣客戶端不能直接實例化一個ClassicSingleton類的實例。然而，你會驚奇的發(fā)現(xiàn)下面的代碼完全合法：

    public class SingletonInstantiator {  
  public SingletonInstantiator() {  
   ClassicSingleton instance = ClassicSingleton.getInstance(); 
ClassicSingleton anotherInstance = 
new ClassicSingleton(); 
       ...  
  }  
} 

  

前面這個代碼片段為何能在沒有繼承ClassicSingleton并且ClassicSingleton類的構(gòu)造方法是protected的情況下創(chuàng)建其實例？答案是protected的構(gòu)造方法可以被其子類以及在同一個包中的其它類調(diào)用。因為ClassicSingleton和SingletonInstantiator位于相同的包（缺省的包），所以SingletonInstantiator方法能創(chuàng)建ClasicSingleton的實例。
這種情況下有兩種解決方案：一是你可以使ClassicSingleton的構(gòu)造方法變化私有的（private）這樣只有ClassicSingleton的方法能調(diào)用它;然而這也意味著ClassicSingleton不能有子類。有時這是一種很合意的解決方法，如果確實如此，那聲明你的單例類為final是一個好主意，這樣意圖明確，并且讓編譯器去使用一些性能優(yōu)化選項。另一種解決方法是把你的單例類放到一個外在的包中，以便在其它包中的類（包括缺省的包）無法實例化一個單例類。
關(guān)于ClassicSingleton的第三點感興趣的地方是，如果單例由不同的類裝載器裝入，那便有可能存在多個單例類的實例。假定不是遠端存取，例如一些servlet容器對每個servlet使用完全不同的類裝載器，這樣的話如果有兩個servlet訪問一個單例類，它們就都會有各自的實例。
第四點，如果ClasicSingleton實現(xiàn)了java.io.Serializable接口，那么這個類的實例就可能被序列化和復(fù)原。不管怎樣，如果你序列化一個單例類的對象，接下來復(fù)原多個那個對象，那你就會有多個單例類的實例。
最后也許是最重要的一點，就是例1中的ClassicSingleton類不是線程安全的。如果兩個線程，我們稱它們?yōu)榫€程1和線程2，在同一時間調(diào)用ClassicSingleton.getInstance()方法，如果線程1先進入if塊，然后線程2進行控制，那么就會有ClassicSingleton的兩個的實例被創(chuàng)建。

正如你從前面的討論中所看到的，盡管單例模式是最簡單的設(shè)計模式之一，在Java中實現(xiàn)它也是決非想象的那么簡單。這篇文章接下來會揭示Java規(guī)范對單例模式進行的考慮，但是首先讓我們近水樓臺的看看你如何才能測試你的單例類。

測試單例模式

接下來，我使用與log4j相對應(yīng)的JUnit來測試單例類，它會貫穿在這篇文章余下的部分。如果你對JUnit或log4j不很熟悉，請參考相關(guān)資源。

例2是一個用JUnit測試例1的單例模式的案例：
例2.一個單例模式的案例

    import org.apache.log4j.Logger; 
import junit.framework.Assert; 
import junit.framework.TestCase; 
  
public class SingletonTest extends TestCase { 
   private ClassicSingleton sone = null, stwo = null; 
   private static Logger logger = Logger.getRootLogger(); 
  
   public SingletonTest(String name) { 
      super(name); 
   } 
   public void setUp() { 
      logger.info("getting singleton..."); 
      sone = ClassicSingleton.getInstance(); 
      logger.info("...got singleton: " + sone); 
  
      logger.info("getting singleton..."); 
      stwo = ClassicSingleton.getInstance(); 
      logger.info("...got singleton: " + stwo); 
   } 
   public void testUnique() { 
      logger.info("checking singletons for equality"); 
      Assert.assertEquals(true, sone == stwo); 
   } 
} 

  

例2兩次調(diào)用ClassicSingleton.getInstance()，并且把返回的引用存儲在成員變量中。方法testUnique()會檢查這些引用看它們是否相同。例3是這個測試案例的輸出：
例3.是這個測試案例的輸出

    Buildfile: build.xml 
  
init: 
     [echo] Build 20030414 (14-04-2003 03:08) 
  
compile: 
  
run-test-text: 
     [java] .INFO main: [b]getting singleton...[/b] 
     [java] INFO main: [b]created singleton:[/b] Singleton@e86f41 
     [java] INFO main: ...got singleton: Singleton@e86f41 
     [java] INFO main: [b]getting singleton...[/b] 
     [java] INFO main: ...got singleton: Singleton@e86f41 
     [java] INFO main: checking singletons for equality 
  
     [java] Time: 0.032 
  
     [java] OK (1 test)

  

正如前面的清單所示，例2的簡單測試順利通過----通過ClassicSingleton.getInstance()獲得的兩個單例類的引用確實相同;然而，你要知道這些引用是在單線程中得到的。下面的部分著重于用多線程測試單例類。


多線程因素的考慮

在例1中的ClassicSingleton.getInstance()方法由于下面的代碼而不是線程安全的：

    1: if(instance == null) { 
2:    instance = new Singleton(); 
3: } 

  

如果一個線程在第二行的賦值語句發(fā)生之前切換，那么成員變量instance仍然是null，然后另一個線程可能接下來進入到if塊中。在這種情況下，兩個不同的單例類實例就被創(chuàng)建。不幸的是這種假定很少發(fā)生，這樣這種假定也很難在測試期間出現(xiàn)（譯注：在這可能是作者對很少出現(xiàn)這種情況而導(dǎo)致無法測試從而使人們放松警惕而感到嘆惜）。為了演示這個線程輪換，我得重新實現(xiàn)例1中的那個類。例4就是修訂后的單例類：
例4.人為安排的方式

    import org.apache.log4j.Logger; 
  
public class Singleton { 
  private static Singleton singleton = null; 
  private static Logger logger = Logger.getRootLogger(); 
  private static boolean firstThread = true; 
  
  protected Singleton() { 
    // Exists only to defeat instantiation. 
  } 
  public static Singleton getInstance() { 
     if(singleton == null) { 
        simulateRandomActivity(); 
        singleton = new Singleton(); 
     } 
     logger.info("created singleton: " + singleton); 
     return singleton; 
  } 
  private static void simulateRandomActivity() { 
     try { 
        if(firstThread) { 
           firstThread = false; 
           logger.info("sleeping..."); 
  
           // This nap should give the second thread enough time 
           // to get by the first thread. 
             Thread.currentThread().sleep(50); 
       } 
     } 
     catch(InterruptedException ex) { 
        logger.warn("Sleep interrupted"); 
     } 
  } 
} 

  

除了在這個清單中的單例類強制使用了一個多線程錯誤處理，例4類似于例1中的單例類。在getInstance()方法第一次被調(diào)用時，調(diào)用這個方法的線程會休眠50毫秒以便另外的線程也有時間調(diào)用getInstance()并創(chuàng)建一個新的單例類實例。當(dāng)休眠的線程覺醒時，它也會創(chuàng)建一個新的單例類實例，這樣我們就有兩個單例類實例。盡管例4是人為如此的，但它卻模擬了第一個線程調(diào)用了getInstance()并在沒有完成時被切換的真實情形。
例5測試了例4的單例類：
例5.失敗的測試

    import org.apache.log4j.Logger; 
import junit.framework.Assert; 
import junit.framework.TestCase; 
  
public class SingletonTest extends TestCase { 
   private static Logger logger = Logger.getRootLogger(); 
   private static Singleton singleton = null; 
  
   public SingletonTest(String name) { 
      super(name); 
   } 
   public void setUp() { 
      singleton = null; 
   } 
   public void testUnique() throws InterruptedException { 
      // Both threads call Singleton.getInstance(). 
      Thread threadOne = new Thread(new SingletonTestRunnable()), 
             threadTwo = new Thread(new SingletonTestRunnable()); 
  
      threadOne.start(); 
      threadTwo.start(); 
  
      threadOne.join(); 
      threadTwo.join(); 
   } 
   private static class SingletonTestRunnable implements Runnable { 
      public void run() { 
         // Get a reference to the singleton. 
         Singleton s = Singleton.getInstance(); 
  
         // Protect singleton member variable from 
         // multithreaded access. 
         synchronized(SingletonTest.class) { 
            if(singleton == null) // If local reference is null... 
               singleton = s;     // ...set it to the singleton 
         } 
         // Local reference must be equal to the one and 
         // only instance of Singleton; otherwise, we have two 
                  // Singleton instances. 
         Assert.assertEquals(true, s == singleton); 
      } 
   } 
} 

  

例5的測試案例創(chuàng)建兩個線程，然后各自啟動，等待完成。這個案例保持了一個對單例類的靜態(tài)引用，每個線程都會調(diào)用Singleton.getInstance()。如果這個靜態(tài)成員變量沒有被設(shè)置，那么第一個線程就會將它設(shè)為通過調(diào)用getInstance()而得到的引用，然后這個靜態(tài)變量會與一個局部變量比較是否相等。
在這個測試案例運行時會發(fā)生一系列的事情：第一個線程調(diào)用getInstance()，進入if塊，然后休眠;接著，第二個線程也調(diào)用getInstance()并且創(chuàng)建了一個單例類的實例。第二個線程會設(shè)置這個靜態(tài)成員變量為它所創(chuàng)建的引用。第二個線程檢查這個靜態(tài)成員變量與一個局部備份的相等性。然后測試通過。當(dāng)?shù)谝粋€線程覺醒時，它也會創(chuàng)建一個單例類的實例，并且它不會設(shè)置那個靜態(tài)成員變量（因為第二個線程已經(jīng)設(shè)置過了），所以那個靜態(tài)變量與那個局部變量脫離同步，相等性測試即告失敗。例6列出了例5的輸出：
例6.例5的輸出

    Buildfile: build.xml 
init: 
     [echo] Build 20030414 (14-04-2003 03:06) 
compile: 
run-test-text: 
INFO Thread-1: sleeping... 
INFO Thread-2: created singleton: Singleton@7e5cbd 
INFO Thread-1: created singleton: Singleton@704ebb 
junit.framework.AssertionFailedError: expected: but was: 
   at junit.framework.Assert.fail(Assert.java:47) 
   at junit.framework.Assert.failNotEquals(Assert.java:282) 
   at junit.framework.Assert.assertEquals(Assert.java:64) 
   at junit.framework.Assert.assertEquals(Assert.java:149) 
   at junit.framework.Assert.assertEquals(Assert.java:155) 
   at SingletonTest$SingletonTestRunnable.run(Unknown Source) 
   at java.lang.Thread.run(Thread.java:554) 
     [java] . 
     [java] Time: 0.577 
  
     [java] OK (1 test) 

  

到現(xiàn)在為止我們已經(jīng)知道例4不是線程安全的，那就讓我們看看如何修正它。


同步

要使例4的單例類為線程安全的很容易----只要像下面一個同步化getInstance()方法：

    public synchronized static Singleton getInstance() { 
   if(singleton == null) { 
      simulateRandomActivity(); 
      singleton = new Singleton(); 
   } 
   logger.info("created singleton: " + singleton); 
   return singleton; 
} 

  

在同步化getInstance()方法后，我們就可以得到例5的測試案例返回的下面的結(jié)果：

    Buildfile: build.xml 
  
init: 
     [echo] Build 20030414 (14-04-2003 03:15) 
  
compile: 
    [javac] Compiling 2 source files 
  
run-test-text: 
INFO Thread-1: sleeping... 
INFO Thread-1: created singleton: Singleton@ef577d 
INFO Thread-2: created singleton: Singleton@ef577d 
     [java] . 
     [java] Time: 0.513 
  
     [java] OK (1 test) 


  

這此，這個測試案例工作正常，并且多線程的煩惱也被解決;然而，機敏的讀者可能會認識到getInstance()方法只需要在第一次被調(diào)用時同步。因為同步的性能開銷很昂貴（同步方法比非同步方法能降低到100次左右），或許我們可以引入一種性能改進方法，它只同步單例類的getInstance()方法中的賦值語句。

一種性能改進的方法

尋找一種性能改進方法時，你可能會選擇像下面這樣重寫getInstance()方法：

    public static Singleton getInstance() { 
   if(singleton == null) { 
      synchronized(Singleton.class) {  
         singleton = new Singleton(); 
      } 
   } 
   return singleton; 
} 

  

這個代碼片段只同步了關(guān)鍵的代碼，而不是同步整個方法。然而這段代碼卻不是線程安全的?？紤]一下下面的假定：線程1進入同步塊，并且在它給singleton成員變量賦值之前線程1被切換。接著另一個線程進入if塊。第二個線程將等待直到第一個線程完成，并且仍然會得到兩個不同的單例類實例。有修復(fù)這個問題的方法嗎？請讀下去。

雙重加鎖檢查

初看上去，雙重加鎖檢查似乎是一種使懶漢式實例化為線程安全的技術(shù)。下面的代碼片段展示了這種技術(shù)：

    public static Singleton getInstance() { 
  if(singleton == null) { 
     synchronized(Singleton.class) { 
       if(singleton == null) { 
         singleton = new Singleton(); 
       } 
    } 
  } 
  return singleton; 
} 

  

如果兩個線程同時訪問getInstance()方法會發(fā)生什么？想像一下線程1進行同步塊馬上又被切換。接著，第二個線程進入if 塊。當(dāng)線程1退出同步塊時，線程2會重新檢查看是否singleton實例仍然為null。因為線程1設(shè)置了singleton成員變量，所以線程2的第二次檢查會失敗，第二個單例類實例也就不會被創(chuàng)建。似乎就是如此。
不幸的是，雙重加鎖檢查不會保證正常工作，因為編譯器會在Singleton的構(gòu)造方法被調(diào)用之前隨意給singleton賦一個值。如果在singleton引用被賦值之后而被初始化之前線程1被切換，線程2就會被返回一個對未初始化的單例類實例的引用。

一個改進的線程安全的單例模式實現(xiàn)

例7列出了一個簡單、快速而又是線程安全的單例模式實現(xiàn)：
例7.一個簡單的單例類

    public class Singleton { 
   public final static Singleton INSTANCE = new Singleton(); 
   private Singleton() { 
         // Exists only to defeat instantiation. 
      } 
} 


  

這段代碼是線程安全的是因為靜態(tài)成員變量一定會在類被第一次訪問時被創(chuàng)建。你得到了一個自動使用了懶漢式實例化的線程安全的實現(xiàn);你應(yīng)該這樣使用它：

          Singleton singleton = Singleton.INSTANCE; 
      singleton.dothis(); 
      singleton.dothat(); 
      ... 

  

當(dāng)然萬事并不完美，前面的Singleton只是一個折衷的方案;如果你使用那個實現(xiàn)，你就無法改變它以便后來你可能想要允許多個單例類的實例。用一種更折哀的單例模式實現(xiàn)(通過一個getInstance()方法獲得實例)你可以改變這個方法以便返回一個唯一的實例或者是數(shù)百個實例中的一個．你不能用一個公開且是靜態(tài)的（public static)成員變量這樣做．

你可以安全的使用例７的單例模式實現(xiàn)或者是例１的帶一個同步的getInstance()方法的實現(xiàn)．然而，我們必須要研究另一個問題：你必須在編譯期指定這個單例類，這樣就不是很靈活．一個單例類的注冊表會讓我們在運行期指定一個單例類．

使用注冊表
使用一個單例類注冊表可以：

在運行期指定單例類

防止產(chǎn)生多個單例類子類的實例
在例8的單例類中，保持了一個通過類名進行注冊的單例類注冊表：
例8 帶注冊表的單例類

    import java.util.HashMap; 
import org.apache.log4j.Logger; 
  
public class Singleton { 
   private static HashMap map = new HashMap(); 
   private static Logger logger = Logger.getRootLogger(); 
  
   protected Singleton() { 
      // Exists only to thwart instantiation 
   } 
   public static synchronized Singleton getInstance(String classname) { 
      if(classname == null) throw new IllegalArgumentException("Illegal classname"); 
         Singleton singleton = (Singleton)map.get(classname); 
  
      if(singleton != null) { 
         logger.info("got singleton from map: " + singleton); 
         return singleton; 
      } 
      if(classname.equals("SingeltonSubclass_One")) 
            singleton = new SingletonSubclass_One();          
         else if(classname.equals("SingeltonSubclass_Two")) 
            singleton = new SingletonSubclass_Two(); 
  
      map.put(classname, singleton); 
      logger.info("created singleton: " + singleton); 
      return singleton; 
   } 
   // Assume functionality follows that's attractive to inherit 
} 

  

這段代碼的基類首先創(chuàng)建出子類的實例，然后把它們存儲在一個Map中。但是基類卻得付出很高的代價因為你必須為每一個子類替換它的getInstance()方法。幸運的是我們可以使用反射處理這個問題。

使用反射

在例9的帶注冊表的單例類中，使用反射來實例化一個特殊的類的對象。與例8相對的是通過這種實現(xiàn)，Singleton.getInstance()方法不需要在每個被實現(xiàn)的子類中重寫了。
例9 使用反射實例化單例類

    import java.util.HashMap; 
import org.apache.log4j.Logger; 
  
public class Singleton { 
   private static HashMap map = new HashMap(); 
   private static Logger logger = Logger.getRootLogger(); 
  
   protected Singleton() { 
      // Exists only to thwart instantiation 
   } 
   public static synchronized Singleton getInstance(String classname) { 
      Singleton singleton = (Singleton)map.get(classname); 
  
      if(singleton != null) { 
         logger.info("got singleton from map: " + singleton); 
         return singleton; 
      } 
      try { 
         singleton = (Singleton)Class.forName(classname).newInstance(); 
      } 
      catch(ClassNotFoundException cnf) { 
         logger.fatal("Couldn't find class " + classname);     
      } 
      catch(InstantiationException ie) { 
         logger.fatal("Couldn't instantiate an object of type " + classname);     
      } 
      catch(IllegalAccessException ia) { 
         logger.fatal("Couldn't access class " + classname);     
      } 
      map.put(classname, singleton); 
      logger.info("created singleton: " + singleton); 
  
      return singleton; 
   } 
} 

  

關(guān)于單例類的注冊表應(yīng)該說明的是：它們應(yīng)該被封裝在它們自己的類中以便最大限度的進行復(fù)用。


封裝注冊表

例10列出了一個單例注冊表類。
例10 一個SingletonRegistry類

    import java.util.HashMap; 
import org.apache.log4j.Logger; 
  
public class SingletonRegistry { 
   public static SingletonRegistry REGISTRY = new SingletonRegistry(); 
  
   private static HashMap map = new HashMap(); 
   private static Logger logger = Logger.getRootLogger(); 
  
   protected SingletonRegistry() { 
      // Exists to defeat instantiation 
   } 
   public static synchronized Object getInstance(String classname) { 
      Object singleton = map.get(classname); 
  
      if(singleton != null) { 
         return singleton; 
      } 
      try { 
         singleton = Class.forName(classname).newInstance(); 
         logger.info("created singleton: " + singleton); 
      } 
      catch(ClassNotFoundException cnf) { 
         logger.fatal("Couldn't find class " + classname);     
      } 
      catch(InstantiationException ie) { 
         logger.fatal("Couldn't instantiate an object of type " +  
                       classname);     
      } 
      catch(IllegalAccessException ia) { 
         logger.fatal("Couldn't access class " + classname);     
      } 
      map.put(classname, singleton); 
      return singleton; 
   } 
} 


  

注意我是把SingletonRegistry類作為一個單例模式實現(xiàn)的。我也通用化了這個注冊表以便它能存儲和取回任何類型的對象。例11顯示了的Singleton類使用了這個注冊表。
例11 使用了一個封裝的注冊表的Singleton類

    import java.util.HashMap; 
import org.apache.log4j.Logger; 
  
public class Singleton { 
  
   protected Singleton() { 
      // Exists only to thwart instantiation. 
   } 
   public static Singleton getInstance() { 
      return (Singleton)SingletonRegistry.REGISTRY.getInstance(classname); 
   } 
} 

  

上面的Singleton類使用那個注冊表的唯一實例通過類名取得單例對象。
現(xiàn)在我們已經(jīng)知道如何實現(xiàn)線程安全的單例類和如何使用一個注冊表去在運行期指定單例類名，接著讓我們考查一下如何安排類載入器和處理序列化。

Classloaders

在許多情況下，使用多個類載入器是很普通的--包括servlet容器--所以不管你在實現(xiàn)你的單例類時是多么小心你都最終可以得到多個單例類的實例。如果你想要確保你的單例類只被同一個的類載入器裝入，那你就必須自己指定這個類載入器;例如：

    private static Class getClass(String classname)  
                                         throws ClassNotFoundException { 
      ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); 
  
      if(classLoader == null) 
         classLoader = Singleton.class.getClassLoader(); 
  
      return (classLoader.loadClass(classname)); 
   } 
} 

  

這個方法會嘗試把當(dāng)前的線程與那個類載入器相關(guān)聯(lián);如果classloader為null，這個方法會使用與裝入單例類基類的那個類載入器。這個方法可以用Class.forName()代替。

序列化

如果你序列化一個單例類，然后兩次重構(gòu)它，那么你就會得到那個單例類的兩個實例，除非你實現(xiàn)readResolve()方法，像下面這樣：
例12 一個可序列化的單例類

    import org.apache.log4j.Logger; 
  
public class Singleton implements java.io.Serializable { 
   public static Singleton INSTANCE = new Singleton(); 
  
   protected Singleton() { 
      // Exists only to thwart instantiation. 
   } 
   private Object readResolve() { 
            return INSTANCE; 
      }
   } 

  

上面的單例類實現(xiàn)從readResolve()方法中返回一個唯一的實例;這樣無論Singleton類何時被重構(gòu)，它都只會返回那個相同的單例類實例。
例13測試了例12的單例類：
例13 測試一個可序列化的單例類

    import java.io.*; 
import org.apache.log4j.Logger; 
import junit.framework.Assert; 
import junit.framework.TestCase; 
  
public class SingletonTest extends TestCase { 
   private Singleton sone = null, stwo = null; 
   private static Logger logger = Logger.getRootLogger(); 
  
   public SingletonTest(String name) { 
      super(name); 
   } 
   public void setUp() { 
      sone = Singleton.INSTANCE; 
      stwo = Singleton.INSTANCE; 
   } 
   public void testSerialize() { 
      logger.info("testing singleton serialization..."); 
[b]      writeSingleton(); 
      Singleton s1 = readSingleton(); 
      Singleton s2 = readSingleton(); 
      Assert.assertEquals(true, s1 == s2);[/b]   } 
   private void writeSingleton() { 
      try { 
         FileOutputStream fos = new FileOutputStream("serializedSingleton"); 
         ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos); 
         Singleton s = Singleton.INSTANCE; 
  
         oos.writeObject(Singleton.INSTANCE); 
         oos.flush(); 
      } 
      catch(NotSerializableException se) { 
         logger.fatal("Not Serializable Exception: " + se.getMessage()); 
      } 
      catch(IOException iox) { 
         logger.fatal("IO Exception: " + iox.getMessage()); 
      } 
   } 
   private Singleton readSingleton() { 
      Singleton s = null; 
  
      try { 
         FileInputStream fis = new FileInputStream("serializedSingleton"); 
         ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis); 
         s = (Singleton)ois.readObject(); 
      } 
      catch(ClassNotFoundException cnf) { 
         logger.fatal("Class Not Found Exception: " + cnf.getMessage()); 
      } 
      catch(NotSerializableException se) { 
         logger.fatal("Not Serializable Exception: " + se.getMessage()); 
      } 
      catch(IOException iox) { 
         logger.fatal("IO Exception: " + iox.getMessage()); 
      } 
      return s; 
   } 
   public void testUnique() { 
      logger.info("testing singleton uniqueness..."); 
      Singleton another = new Singleton(); 
  
      logger.info("checking singletons for equality"); 
      Assert.assertEquals(true, sone == stwo); 
   } 
} 

  

前面這個測試案例序列化例12中的單例類，并且兩次重構(gòu)它。然后這個測試案例檢查看是否被重構(gòu)的單例類實例是同一個對象。下面是測試案例的輸出：

    Buildfile: build.xml 
  
init: 
     [echo] Build 20030422 (22-04-2003 11:32) 
  
compile: 
  
run-test-text: 
     [java] .INFO main: testing singleton serialization... 
     [java] .INFO main: testing singleton uniqueness... 
     [java] INFO main: checking singletons for equality 
  
     [java] Time: 0.1 
  
     [java] OK (2 tests) 


  

單例模式結(jié)束語

單例模式簡單卻容易讓人迷惑，特別是對于Java的開發(fā)者來說。在這篇文章中，作者演示了Java開發(fā)者在顧及多線程、類載入器和序列化情況如何實現(xiàn)單例模式。作者也展示了你怎樣才能實現(xiàn)一個單例類的注冊表，以便能夠在運行期指定單例類。

設(shè)計模式(四)--單例模式(2)