JDK源码中单例模式的应用

1、Runtime类
Runtime类封装了Java运行时的环境。每一个java程序实际上都是启动了一个JVM进程,那么每个JVM进程都是对应这一个Runtime实例,此实例是由JVM为其实例化的。每个
Java 应用程序都有一个 Runtime 类实例,使应用程序能够与其运行的环境相连接。
由于Java是单进程的,所以,在一个JVM中,Runtime的实例应该只有一个。所以应该使用单例来实现。

 public class Runtime {
private static Runtime currentRuntime = new Runtime(); public static Runtime getRuntime() {
return currentRuntime;
}
private Runtime() {}
}

以上代码为JDK中Runtime类的部分实现,是饿汉式单例模式。在该类第一次被classloader加载的时候,实例就被创建出来了。一般不能实例化一个Runtime对象,应用程序也不能创建自己的 Runtime 类实例,但可以通过 getRuntime 方法获取当前Runtime运行时对象的引用。

验证:

 Runtime r1 = Runtime.getRuntime();
Runtime r2 = Runtime.getRuntime();
System.out.println(r1 == r2);

运行结果:

true

2、java.awt.Toolkit#getDefaultToolkit()

懒汉式单例。不需要事先创建好,只要在第一次真正用到的时候再创建就可以了。因为很多时候并不常用Java的GUI和其中的对象。如果使用饿汉单例的话会影响JVM的启动速度。

 public abstract class Toolkit {

     private static Toolkit toolkit;

     public static synchronized Toolkit getDefaultToolkit() {
if (toolkit == null) {
java.security.AccessController.doPrivileged(
new java.security.PrivilegedAction<Void>() {
public Void run() {
Class<?> cls = null;
String nm = System.getProperty("awt.toolkit");
try {
cls = Class.forName(nm);
} catch (ClassNotFoundException e) {
ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
if (cl != null) {
try {
cls = cl.loadClass(nm);
} catch (final ClassNotFoundException ignored) {
throw new AWTError("Toolkit not found: " + nm);
}
}
}
try {
if (cls != null) {
toolkit = (Toolkit)cls.newInstance();
if (GraphicsEnvironment.isHeadless()) {
toolkit = new HeadlessToolkit(toolkit);
}
}
} catch (final InstantiationException ignored) {
throw new AWTError("Could not instantiate Toolkit: " + nm);
} catch (final IllegalAccessException ignored) {
throw new AWTError("Could not access Toolkit: " + nm);
}
return null;
}
});
loadAssistiveTechnologies();
}
return toolkit;
}
}

以上代码是Toolkit类的单例实现。这里类加载时只静态声明了私有toolkit并没有创建Toolkit实例对象,延迟加载加快了JVM启动速度。单例模式作为一种创建模式,在依赖加载的时候应用了另一种创建对象的方式,不是new新的对象,因为Toolkit本身是个抽象类不能实例化对象,而是通过反射机制加载类并创建新的实例。

3、java.awt.GraphicsEnvironment#getLocalGraphicsEnvironment()

 public abstract class GraphicsEnvironment {
private static GraphicsEnvironment localEnv;
public static synchronized GraphicsEnvironment getLocalGraphicsEnvironment() {
if (localEnv == null) {
localEnv = createGE();
}
return localEnv;
} private static GraphicsEnvironment createGE() {
GraphicsEnvironment ge;
String nm = AccessController.doPrivileged(new GetPropertyAction("java.awt.graphicsenv", null));
try {
Class<GraphicsEnvironment> geCls;
try {
geCls = (Class<GraphicsEnvironment>)Class.forName(nm);
} catch (ClassNotFoundException ex) {
ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
geCls = (Class<GraphicsEnvironment>)Class.forName(nm, true, cl);
}
ge = geCls.newInstance();
if (isHeadless()) {
ge = new HeadlessGraphicsEnvironment(ge);
}
} catch (ClassNotFoundException e) {
throw new Error("Could not find class: "+nm);
} catch (InstantiationException e) {
throw new Error("Could not instantiate Graphics Environment: "
+ nm);
} catch (IllegalAccessException e) {
throw new Error ("Could not access Graphics Environment: "
+ nm);
}
return ge;
}
}

这里类加载时只静态声明了私有localEnv并没有创建实例对象。在GraphicsEnvironment类被第一次调用时会创建该对象。这里的createGE()方法也是通过反射的方式创建对象的。

总结:

(1)当一个类的对象只需要或者只可能有一个时,应该考虑单例模式。

(2)如果一个类的实例应该在JVM初始化时被创建出来,应该考虑使用饿汉式。

(3)如果一个类的实例不需要预先被创建,也许这个类的实例并不一定能用得上,也许这个类的实例创建过程比较耗费时间,也许就是真的没必要提前创建。那么应该考虑懒汉式。

(4)在使用懒汉式单例的时候,应该考虑到线程的安全性问题。

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