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Java模式设计之单例模式(二)
阎宏 作者授权

  在什么情况下使用单例模式

  使用单例模式的条件

  使用单例模式有一个很重要的必要条件:

  在一个系统要求一个类只有一个实例时才应当使用单例模式。反过来说,如果一个类可以有几个实例共存,那么就没有必要使用单例类。但是有经验的读者可能会看到很多不当地使用单例模式的例子,可见做到上面这一点并不容易,下面就是一些这样的情况。

  例子一

  问:我的一个系统需要一些"全程"变量。学习了单例模式后,我发现可以使用一个单例类盛放所有的"全程"变量。请问这样做对吗?
 
  答:这样做是违背单例模式的用意的。单例模式只应当在有真正的"单一实例"的需求时才可使用。

  一个设计得当的系统不应当有所谓的"全程"变量,这些变量应当放到它们所描述的实体所对应的类中去。将这些变量从它们所描述的实体类中抽出来, 放到一个不相干的单例类中去,会使得这些变量产生错误的依赖关系和耦合关系。

  例子二

  问:我的一个系统需要管理与数据库的连接。学习了单例模式后,我发现可以使用一个单例类包装一个Connection 对象,并在finalize()方法中关闭这个Connection 对象。这样的话,在这个单例类的实例没有被人引用时,这个finalize() 对象就会被调用,因此,Connection 对象就会被释放。这多妙啊。

  答:这样做是不恰当的。除非有单一实例的需求,不然不要使用单例模式。在这里Connection 对象可以同时有几个实例共存,不需要是单一实例。

  单例模式有很多的错误使用案例都与此例子相似,它们都是试图使用单例模式管理共享资源的生命周期,这是不恰当的。
  单例类的状态

  有状态的单例类

  一个单例类可以是有状态的(stateful),一个有状态的单例对象一般也是可变(mutable) 单例对象。
有状态的可变的单例对象常常当做状态库(repositary)使用。比如一个单例对象可以持有一个int 类型的属性,用来给一个系统提供一个数值惟一的序列号码,作为某个贩卖系统的账单号码。当然,一个单例类可以持有一个聚集,从而允许存储多个状态。

  没有状态的单例类

  另一方面,单例类也可以是没有状态的(stateless), 仅用做提供工具性函数的对象。既然是为了提供工具性函数,也就没有必要创建多个实例,因此使用单例模式很合适。一个没有状态的单例类也就是不变(Immutable) 单例类; 关于不变模式,读者可以参见本书的"不变(Immutable )模式"一章。

  多个JVM 系统的分散式系统

  EJB 容器有能力将一个EJB 的实例跨过几个JVM 调用。由于单例对象不是EJB,因此,单例类局限于某一个JVM 中。换言之,如果EJB 在跨过JVM 后仍然需要引用同一个单例类的话,这个单例类就会在数个JVM 中被实例化,造成多个单例对象的实例出现。一个J2EE应用系统可能分布在数个JVM 中,这时候不一定需要EJB 就能造成多个单例类的实例出现在不同JVM 中的情况。

  如果这个单例类是没有状态的,那么就没有问题。因为没有状态的对象是没有区别的。但是如果这个单例类是有状态的, 那么问题就来了。举例来说,如果一个单例对象可以持有一个int 类型的属性,用来给一个系统提供一个数值惟一的序列号码,作为某个贩卖系统的账单号码的话,用户会看到同一个号码出现好几次。
在任何使用了EJB、RMI 和JINI 技术的分散式系统中,应当避免使用有状态的单例模式。

  多个类加载器

  同一个JVM 中会有多个类加载器,当两个类加载器同时加载同一个类时,会出现两个实例。在很多J2EE 服务器允许同一个服务器内有几个Servlet 引擎时,每一个引擎都有独立的类加载器,经有不同的类加载器加载的对象之间是绝缘的。

  比如一个J2EE 系统所在的J2EE 服务器中有两个Servlet 引擎:一个作为内网给公司的网站管理人员使用;另一个给公司的外部客户使用。两者共享同一个数据库,两个系统都需要调用同一个单例类。如果这个单例类是有状态的单例类的话,那么内网和外网用户看到的单例对象的状态就会不同。除非系统有协调机制,不然在这种情况下应当尽量避免使用有状态的单例类。

 

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