Одинак на Java
Одинак — це породжуючий патерн, який гарантує існування тільки одного об’єкта певного класу, а також дозволяє дістатися цього об’єкта з будь-якого місця програми.
Одинак має такі ж переваги та недоліки, що і глобальні змінні. Його неймовірно зручно використовувати, але він порушує модульність вашого коду.
Ви не зможете просто взяти і використовувати клас, залежний від одинака, в іншій програмі. Для цього доведеться емулювати там присутність одинака. Найчастіше ця проблема проявляється при написанні юніт-тестів.
Складність:
Популярність:
Застосування: Багато програмістів вважають Одинака антипатерном, тому його все рідше і рідше можна зустріти в Java-коді.
Тим не менш, Одинакові знайшлося застосування в стандартних бібліотеках Java:
Ознаки застосування патерна: Одинака можна визначити за статичним створюючим методом, який повертає один і той же об’єкт.
Наївний Одинак (один потік)
Незграбно реалізувати Одинака дуже просто — достатньо приховати конструктор і надати створюючий статичний метод.
Singleton.java: Одинак
package refactoring_guru.singleton.example.non_thread_safe;
public final class Singleton {
private static Singleton instance;
public String value;
private Singleton(String value) {
// The following code emulates slow initialization.
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
this.value = value;
}
public static Singleton getInstance(String value) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton(value);
}
return instance;
}
}
DemoSingleThread.java: Клієнтський код
package refactoring_guru.singleton.example.non_thread_safe;
public class DemoSingleThread {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("If you see the same value, then singleton was reused (yay!)" + "\n" +
"If you see different values, then 2 singletons were created (booo!!)" + "\n\n" +
"RESULT:" + "\n");
Singleton singleton = Singleton.getInstance("FOO");
Singleton anotherSingleton = Singleton.getInstance("BAR");
System.out.println(singleton.value);
System.out.println(anotherSingleton.value);
}
}
OutputDemoSingleThread.txt: Результати виконання
If you see the same value, then singleton was reused (yay!)
If you see different values, then 2 singletons were created (booo!!)
RESULT:
FOO
FOO
Наївний Одинак (багато потоків)
Той же клас веде себе неправильно в багатопотоковому середовищі. Декілька потоків можуть одночасно викликати метод отримання Одинака та створити відразу кілька екземплярів об’єкта.
Singleton.java: Одинак
package refactoring_guru.singleton.example.non_thread_safe;
public final class Singleton {
private static Singleton instance;
public String value;
private Singleton(String value) {
// The following code emulates slow initialization.
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
this.value = value;
}
public static Singleton getInstance(String value) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton(value);
}
return instance;
}
}
DemoMultiThread.java: Клієнтський код
package refactoring_guru.singleton.example.non_thread_safe;
public class DemoMultiThread {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("If you see the same value, then singleton was reused (yay!)" + "\n" +
"If you see different values, then 2 singletons were created (booo!!)" + "\n\n" +
"RESULT:" + "\n");
Thread threadFoo = new Thread(new ThreadFoo());
Thread threadBar = new Thread(new ThreadBar());
threadFoo.start();
threadBar.start();
}
static class ThreadFoo implements Runnable {
@Override
public void run() {
Singleton singleton = Singleton.getInstance("FOO");
System.out.println(singleton.value);
}
}
static class ThreadBar implements Runnable {
@Override
public void run() {
Singleton singleton = Singleton.getInstance("BAR");
System.out.println(singleton.value);
}
}
}
OutputDemoMultiThread.txt: Результати виконання
If you see the same value, then singleton was reused (yay!)
If you see different values, then 2 singletons were created (booo!!)
RESULT:
FOO
BAR
Багатопоточний Одинак
Щоб виправити проблему, потрібно синхронізувати потоки при створенні об’єкта-Одинака.
Singleton.java: Одинак
package refactoring_guru.singleton.example.thread_safe;
public final class Singleton {
// The field must be declared volatile so that double check lock would work
// correctly.
private static volatile Singleton instance;
public String value;
private Singleton(String value) {
this.value = value;
}
public static Singleton getInstance(String value) {
// The approach taken here is called double-checked locking (DCL). It
// exists to prevent race condition between multiple threads that may
// attempt to get singleton instance at the same time, creating separate
// instances as a result.
//
// It may seem that having the `result` variable here is completely
// pointless. There is, however, a very important caveat when
// implementing double-checked locking in Java, which is solved by
// introducing this local variable.
//
// You can read more info DCL issues in Java here:
// https://refactoring.guru/java-dcl-issue
Singleton result = instance;
if (result != null) {
return result;
}
synchronized(Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton(value);
}
return instance;
}
}
}
DemoMultiThread.java: Клієнтський код
package refactoring_guru.singleton.example.thread_safe;
public class DemoMultiThread {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("If you see the same value, then singleton was reused (yay!)" + "\n" +
"If you see different values, then 2 singletons were created (booo!!)" + "\n\n" +
"RESULT:" + "\n");
Thread threadFoo = new Thread(new ThreadFoo());
Thread threadBar = new Thread(new ThreadBar());
threadFoo.start();
threadBar.start();
}
static class ThreadFoo implements Runnable {
@Override
public void run() {
Singleton singleton = Singleton.getInstance("FOO");
System.out.println(singleton.value);
}
}
static class ThreadBar implements Runnable {
@Override
public void run() {
Singleton singleton = Singleton.getInstance("BAR");
System.out.println(singleton.value);
}
}
}
OutputDemoMultiThread.txt: Результати виконання
If you see the same value, then singleton was reused (yay!)
If you see different values, then 2 singletons were created (booo!!)
RESULT:
BAR
BAR
Бажаєте ще?
Існує ще з півдюжини способів реалізації Одинака в Java. Якщо цікаво, можете ознайомитися з ними тут:
