一、问题的引出
目的:设计一个加密的工具类。
写法一:【单例模式】
public class CipherUtils { private List key; private static CipherUtils instance; private CipherUtils(String... args){ // TODO 比较复杂的初始化KEY的过程 } public static boolean initInstance(String... args){ instance = new CipherUtils(args); return true; } public static CipherUtils getInstance(){ return instance; } // 正在用到的加密方法 public String doCipher(String... args){ // TODO Map map = new HashMap(); map.put("key", key); return null; } }
》》调用方法:
CipherUtils cu= CipherUtils.getInstance();
cu.doCipher(...);
写法二:【静态方法模式】
public class CipherUtils { private static List key; // 正在用到的加密方法 public static String doCipher(String... args){ // TODO Map map = new HashMap(); map.put("key", key); return null; } // 比较复杂的初始化KEY的过程 public static void initKey(String... args){ // TODO } }
》》调用方法:CipherUtils.doCipher(...);
注意以上例子,只是一个模拟,真实情况 类的属性可能不止一个,可能有三个以上属性。
写法一的特点:
1、使用时调的方法都是非static的(doCipher等等)
2、类的属性都是非static的。
3、拥有单例模式的所有优点。
写法二的优点:
1、属性和方法都是static的。
2、static是全局共享的,所以也拥有单例模式的核心优点。
另外,还注意到一点,单例模式 有一个比 静态方法模式 更好的地方:
它可以被继承,方法可以被子类重载,所以扩展性更强。
例如一个子类SubCipher重载了doCipher方法,那么调用方式如下:
CipherUtils cu= SubCipher.getInstance();
cu.doCipher(...);
注意到,调用处(第二行)是无需修改代码的。但是如果是静态方法的话,只能重命名一个方法了,而且调用出还要改代码,比如:
CipherUtils.doCipher_02(...);
二、问题的研究
这一部分主要参考了网上3、4篇关于类似问题的讨论。
比如:
http://www.blogjava.net/ITdavid/archive/2008/01/22/176939.html
http://wenku.baidu.com/view/f08eb06125c52cc58bd6befe.html
具体分析见第三节-总结。
三、总结
1、搞清楚单例模式的缺点和优势,不要乱用。
一般我不用单例模式,因为这样增加了代码管理成本。但是以下几个场景最好用单例模式:
1)场景一:类可能会有继承、方法可能需要重载。(Spring里面有些东西就是这样设计的)
2)场景二:类的所有属性需要保持一致性,(要么都改变,要么都不改变),且这个类的非private方法较多(5个以上)。单例模式实现这个功能就比较方便,直接把原来缓存的static实例对象整体替换掉,重新new一个就可以了,
但是如果用静态方法来实现,则在更新属性时,需要停止所有的static方法被调用,也就意味着,要在所有的方法中加上synchronized关键字,即:单例模式只需要同步getInstance这个方法就可以,而静态方法模式,需要同步所有的方法。
如果类的实例方法不多,在5个以内,那其实给每个方法都加上synchronized关键字那也无所谓,反正效率上讲,静态方法还稍微高一些,但是如果方法多了,则还是采用单例模式吧。
2、就我上面,那个问题而言,最好是采用静态方法模式,因为只有一个doCipher方法,不符合场景二,而且本身是个工具类,无需类的继承,所以也不符合场景一。
PS:参考Struts的源码,我们其实可以对同步静态方法进行适当改造。单例模式有一个缺点是,无论你做什么操作,都需要同步,性能上稍微低了一点点,静态方法则可以采用一种“读写锁”的模式,当有“写操作”时,则不允许其他操作,当只有“读操作时”,则不允许“写操作”但是允许其他读操作。其实现可以参考如下struts的源码:
com.opensymphony.xwork2.util.logging.LoggerFactory;
java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
PS:在Effective Java一书中,作者提到了一种单例模式的方法,我觉得有些繁琐,仅供参考:
java程序还有被称为类型安全枚举的模式:定义一类来代表枚举类型的单个元素,并且不提供任何公有的构造函数,相反提供公有的静态final域,使枚举类型的每一个常量都对应一个域。如:
//the typesafe enum pattern public class Suit{ private final String name; private Suit(String name){this.name=name;} public String toString(){return name;} public static final Suit CLUBS =new Suit("Clubs"); public static final Suit DIAMANDS=new Suit("Diamands"); public static final Suit HEARTS =new Suit("Hearts"); public static final Suit SPADES =new Suit("Spades"); }
即使这个类没有声明为final,客户也没法创建这个类的对象,也无法扩展这个类,因而除了通过这些公有的静态final域导出的Suit对象之外,永远不会有其它的对象存在。
好处:
提供了编译的类型安全性
多个“类型安全枚举”可以包含相同名字的枚举常量,因为每个类都有自己的命名空间。
新的常量加入到一个类型安全枚举类中,无需重新编译客户代码,因为常量并没有被编译到客户代码中。
可以通过改写toString来允许其值转化为可打印字符串。
因为任何方法都可以被加到类型安全枚举中类中,所以它们可以实现任何接口。如Comparable:
//ordinal-based typesafe enum public class Suit implements Comparable{ private final String name; private static int nextOrdinal=0; private final int ordinal = nextOrdinal++; private Suit(String name){this.name=name;} public String toString(){return name;} public int compareTo(Object o){ return ordinal-((Suit)o).ordinal; } public static final Suit CLUBS =new Suit("Clubs"); public static final Suit DIAMANDS=new Suit("Diamands"); public static final Suit HEARTS =new Suit("Hearts"); public static final Suit SPADES =new Suit("Spades"); }
因为类型安全枚举类型的常量是对象,所以你可以把这些常量放到集合中。如:
private static final Suit[] PRIVATE_VALUES={CLUBS, DIAMAONDS, HEARTS, SPADES};
public static final List VALUES=Collection.unmodifiableList(Array.asList(PRIVATE_VALUES));
基于序数形式的类型安全枚举模式,在声明中增加implements Serializable,然后提供一一个readResolve方法,即可支持序列化。
private Object readResolve() throws ObjectStreamException{
return PRIVATE_VALUES[ordinal];
}
类型安全枚举类在性能可与int枚举常量相比美,因为可以使用“引用的同一性比较”来检查逻辑上的相关等关系。
使得一个类型安全枚举类可以扩展,只需要提供一个受保护的构造函数即可。
对客户没有用的方法,应声明为prtotected,对客户隐藏,允许子类修改。且如果没有合理的默认实现,应声明为abstract,
改写equals和hashCode,使他们成为final,以保证该枚举类。