如何在Java中實現一個子類Singleton

Question

我正在尋找一種方法來實現一個抽象類（或有效抽象），只強制每個子類的一個實例。

我相當肯定這對使用Factory實現來說非常簡單，但我很想知道是否可以在不知道所有子類類型的情況下完成，即通用單例實施程序類。

現在我大部分時間都只是想着這樣的想法，所以我沒有在尋找反饋來質疑這裏的設計選擇。

我正在使用的語言是Java，但現在我不一定擔心實現細節，除非在Java中不可能，那麼當然，提供證據表明它是不可能的。

Answer 1

我想知道你在做什麼。有幾種可能性值得思考，並且知道這個標題在哪裏可能會有所幫助。

選項1

所以，你可以嘗試使用enum類型的抽象基類。每個枚舉常量然後由該語言保證爲單例。枚舉可以有常量實現的抽象方法。如果你有很多實現常量和很多抽象方法來實現，這將會起作用，但編譯單元變得非常大並且很難導航。你當然可以把一些工作委託給輔助類，如果它開始失控的話。

選項2

你可以做的就是讓基類的構造函數，以檢查它的實際類型，並將其存儲在一個靜態的HashSet（或類似）。如果一個條目已經存在，那麼你有兩個同一個單例的實例。像

public abstract class BaseClass { 
    private static HashSet<Class<?>> instances = new HashSet<>(); 

    protected BaseClass() { 
     checkInstances(); 
    } 

    private synchronized void checkInstances() { 
     boolean duplicate = instances.add(getClass()); 

     if (duplicate) { 
      throw new RuntimeException("Duplicate class " + getClass().getName()); 
     } 
    } 
} 

此方法的缺點是東西在運行時出現錯誤，代碼不是特別漂亮，因爲你可以看到你可能需要考慮集合

選項3同步

您的最終選擇根本不是要求基類強制執行此限制。它應該可能是派生類的工作來決定它們是否是單例。派生類中的私有構造函數是最簡單的方法。

結論

個人而言，我會執行選項1或選項3，你不會得到運行時的故障。

Answer 2

首先，一個通用的單例沒有意義。
父類不應負責檢索和管理其子類的實例。
它在兩種方式（父母 - >孩子和孩子 - >父母）中建立了強大的聯結。其次，正如shmosel所說的，子類化一個單獨的（沒有特殊的神器）是不可能的。
單例模式的關鍵是缺乏在單例類之外實例化類的能力，因此不需要提供公共構造函數。
在這些情況下，如何繼承單例類？

要允許繼承一個singleton類，您必須有一個公共構造函數，同時確保您沒有多於一個該類的實例。 （例如Spring的控制容器的反轉可能會這樣做）（這是特殊工件的一個例子）。

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作爲一個方面說明，我不認爲訪問修飾符的package-private改性劑，可以讓子類單身，但它的侷限性是單身就單身只能在外面的包裝調整等。

Answer 3

我想說，那個單身人士是不好的。但是發現這個問題很有趣，所以我創建了你想要的東西。 下面是代碼

public static abstract class SingletonBase { 
     private static HashSet<SingletonBase> instances = new HashSet<>(); 

     { 
      for (SingletonBase sb : instances) { 
       if (sb.getClass() == this.getClass()) throw new RuntimeException("there is already 1 instance"); 
      } 
     } 

     public static <E> E getInstance(Class<E> clazz) { 
      if (!SingletonBase.class.isAssignableFrom(clazz)) { 
       throw new RuntimeException(); 
      } 
      for (SingletonBase sb : instances) { 
       if (sb.getClass() == clazz) return (E) sb; 
      } 

      try { 
       return clazz.newInstance(); 
      } catch (InstantiationException e) { 
       e.printStackTrace(); 
      } catch (IllegalAccessException e) { 
       e.printStackTrace(); 
      } 
      return null; 

     } 

     private SingletonBase() { 
      instances.add(this); 
     } 

    } 
    static class SingletonTest extends SingletonBase{ 

    } 

    static class SecondSingletonTest extends SingletonBase{ 

    } 

    public static void main(String[] args) { 
     for(int i=0;i<=10;i++) 
      System.out.println( SingletonBase.getInstance(SingletonTest.class)); 
     for(int i=0;i<=10;i++) 
      System.out.println( SingletonBase.getInstance(SecondSingletonTest.class)); 
     //throws exception, because we try to create second instance here 
     new SingletonTest(); 
    } 

有一些問題與創建通用類的做法，在這裏解決： 首先，你不能創建一個以上的實例，因此基類有跟蹤所有的實例，以及當你嘗試使用new創建另一個時，它會拋出異常。其次，你需要爲特定的類獲取實例。如果你不想這樣創建實例：

SingletonBase.getInstance(SecondSingletonTest.class) 

你可以這樣建立子類：

static class SingletonTest extends SingletonBase{ 
     public static SingletonTest getInstance(){ 
      return getInstance(SingletonTest.class); 
     } 
    } 

還有建議使用ENUM的做法，很容易實現，但breakes打開關閉原則來自SOLID