如何在Java中实现一个子类Singleton

Question

我正在寻找一种方法来实现一个抽象类（或有效抽象），只强制每个子类的一个实例。

我相当肯定这对使用Factory实现来说非常简单，但我很想知道是否可以在不知道所有子类类型的情况下完成，即通用单例实施程序类。

现在我大部分时间都只是想着这样的想法，所以我没有在寻找反馈来质疑这里的设计选择。

我正在使用的语言是Java，但现在我不一定担心实现细节，除非在Java中不可能，那么当然，提供证据表明它是不可能的。

Answer 1

我想知道你在做什么。有几种可能性值得思考，并且知道这个标题在哪里可能会有所帮助。

选项1

所以，你可以尝试使用enum类型的抽象基类。每个枚举常量然后由该语言保证为单例。枚举可以有常量实现的抽象方法。如果你有很多实现常量和很多抽象方法来实现，这将会起作用，但编译单元变得非常大并且很难导航。你当然可以把一些工作委托给辅助类，如果它开始失控的话。

选项2

你可以做的就是让基类的构造函数，以检查它的实际类型，并将其存储在一个静态的HashSet（或类似）。如果一个条目已经存在，那么你有两个同一个单例的实例。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()); 
     } 
    } 
} 

此方法的缺点是东西在运行时出现错误，代码不是特别漂亮，因为你可以看到你可能需要考虑集合

选项3同步

您的最终选择根本不是要求基类强制执行此限制。它应该可能是派生类的工作来决定它们是否是单例。派生类中的私有构造函数是最简单的方法。

结论

个人而言，我会执行选项1或选项3，你不会得到运行时的故障。

Answer 2

首先，一个通用的单例没有意义。
父类不应负责检索和管理其子类的实例。
它在两种方式（父母 - >孩子和孩子 - >父母）中建立了强大的联结。其次，正如shmosel所说的，子类化一个单独的（没有特殊的神器）是不可能的。
单例模式的关键是缺乏在单例类之外实例化类的能力，因此不需要提供公共构造函数。
在这些情况下，如何继承单例类？

要允许继承一个singleton类，您必须有一个公共构造函数，同时确保您没有多于一个该类的实例。 （例如Spring的控制容器的反转可能会这样做）（这是特殊工件的一个例子）。

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作为一个方面说明，我不认为访问修饰符的package-private改性剂，可以让子类单身，但它的局限性是单身就单身只能在外面的包装调整等。

Answer 3

我想说，那个单身人士是不好的。但是发现这个问题很有趣，所以我创建了你想要的东西。 下面是代码

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(); 
    } 

有一些问题与创建通用类的做法，在这里解决： 首先，你不能创建一个以上的实例，因此基类有跟踪所有的实例，以及当你尝试使用new创建另一个时，它会抛出异常。其次，你需要为特定的类获取实例。如果你不想这样创建实例：

SingletonBase.getInstance(SecondSingletonTest.class) 

你可以这样建立子类：

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

还有建议使用ENUM的做法，很容易实现，但breakes打开关闭原则来自SOLID