好奇！为什么越来越流行使用枚举来实现单例模式

你的名字 2021-07-24 14:50 367阅读 0赞

不管是懒汉式，饿汉式，还是通过加 volatile 双重锁校验，甚至是使用内部类来实现的单例模式，在反射 API 的魔爪下都不能保证严格的单例。

## 传统的单例写法解决了什么问题 ##

首先，在大多数情况下(不包含面试)，传统的单例写法已经完全够用了。  
通过 synchronized 关键字解决了多线程并发使用。

public synchronized static SingleClassV1 getInstance(){ 
            if(instance == null){ 
                instance = new SingleClassV1();
            }
            return instance;
        }

考虑到每次获取单例对象都需要加锁，解锁。又有人发明了双重锁校验 + volatile 关键字模式：

private static volatile SingleClassV2 instance;
        public static SingletonV2 getInstance() { 
             if(instance == null){ 
                 synchronized (SingletonV2.class){ 
                     if(instance == null){ 
                         instance = new SingletonV2();
                     }
                 }
             }
             return instance;
         }

另外一种为了解决单例被重复初始化的写法：利用类只会被初始化一次的特性，又有人发明出来一种内部类单例的写法。

private static class SingletonHolder { 
             private static final SingletonV3 INSTANCE = new SingletonV3();
         }
         public static final SingletonV3 getInstance() { 
             return SingletonHolder.INSTANCE;
         }

## 仍然存在的问题 ##

由于 java 中有反射 API 这种变态的存在，以上所有的私有构造方法在反射面前都是毛毛雨。

Class<?> clazzV2 = Class.forName(SingleClassV2.class.getName());
        Constructor<?> constructor = clazzV2.getDeclaredConstructors()[0];
        constructor.setAccessible(true);
        Object o = constructor.newInstance();

看来私有方法是防君子不防小人

## 为什么枚举就没有问题 ##

我们来先看一下基于枚举的单例是什么样的。

public enum SingleClassV4 { 
        INSTANCE;
        public String doSomeThing(){ 
            return "hello world";
        }
    }

当然，从 java 代码是看不出来任何端倪的。  
再使用 javap 看一下字节码。

public final class git.frank.SingleClassV4 extends java.lang.Enum<git.frank.SingleClassV4>
      minor version: 0
      major version: 52
      flags: ACC_PUBLIC, ACC_FINAL, ACC_SUPER, ACC_ENUM

可以发现，枚举类型会帮我们自动继承 java.lang.Enum 类。并且，在 flags 中该类被添加了 ACC\_ENUM 标识。  
然后，再看一下枚举类的构造方法：

private git.frank.SingleClassV4();
        descriptor: (Ljava/lang/String;I)V
        flags: ACC_PRIVATE
        Code:
          stack=3, locals=3, args_size=3
             0: aload_0
             1: aload_1
             2: iload_2
             3: invokespecial #6                  
             // Method java/lang/Enum."<init>":(Ljava/lang/String;I)V
             6: return
          LineNumberTable:
            line 3: 0//加入Java开发交流君样：756584822一起吹水聊天
          LocalVariableTable:
            Start  Length  Slot  Name   Signature
                0       7     0  this   Lgit/frank/SingleClassV4;
        Signature: #29                          // ()V

枚举类也是要有构造方法的，而且也和普通的类没什么不同，也一样可以通过反射获取到：

[![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dqMTMxNDI1MA_size_16_color_FFFFFF_t_70][]][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dqMTMxNDI1MA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
接下来，让我们通过反射 invoke 一下他的构造方法看看会发生什么：

constructor.newInstance();

结果如下：

Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: Cannot reflectively create enum objects
    	at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:417)

通过看 newInstance 方法代码的话，就很容易知道原因了：

public T newInstance(Object ... initargs)
            throws InstantiationException, IllegalAccessException,
                   IllegalArgumentException, InvocationTargetException
        { //加入Java开发交流君样：756584822一起吹水聊天
            ...
            if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
                throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
            ...
            T inst = (T) ca.newInstance(initargs);
            return inst;
        }

java 的反射 API 在创建对象实例是判断了当前类是否是枚举类型，否则就抛异常出来。

## 总结 ##

在传统的单例写法中，由于私有构造方法并不能完全杜绝从外部创建实例，所以严格来说那些单例的实现方式是存在漏洞的。

由于 java 的反射 API 已经通过写死的方式限制了不能为枚举类型创建实例，所以… 也算了解决了吧。  
哎呀，这个东西是也是面试被问到的，正常人谁会用反射这种外挂去突破单例。

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