静态内部类实现单例模式---基础到深入

  • 静态内部类实现单例的实现
//使用说明
public static void main(String[] args){
    Singleton single = Singleton.getIntance();
}

public class Singleton {    
 private Singleton() {}    
 private static class Holder {    
  // 这里的私有没有什么意义    
  /* private */static Singleton instance = new Singleton();    
 }
 public static Singleton getInstance() {    
  // 外围类能直接访问内部类(不管是否是静态的)的私有变量    
  return Holder.instance;    
 }    
}  

先抛出个问题:

  • 类Holder中的 instance在什么时候初始化?(程序一开始执行时?还是按需加载?)
  • 对象的初始化大致的过程?是先初始化类对象,还是先初始化类的实例对象?
  • 静态内部类的初始化过程又是怎样子的?

针对上面的问题一一来讲解:

基础知识:实例的初始化过程是先初始化类对象,然后再初始化实例对象。如果此类存在超类(父类),那么先初始化超类,然后再初始化自己。
例子:

class A {
    private P p1 = new P("A--p1");
    static P p3 = new P("A--p3");

    public A() {
        System.out.println("A()");
    }

    private P p2 = new P("A--p2");

    static {
        new P("A--static");
    }

    {
        new P("A{...}");
    }

}

class P {
    public P(String s) {
        System.out.println(s);
    }
}

上面存在两个类:Class A 和 Class P, Class A 中存在静态的成员变量,静态的初始化快,私有成员变量,初始化快,构造器。
如果此时我进行new A() , 那么打印的结果是怎样子的呢?

//结果如下:
A--p3
A--static
//----------------
A--p1
A--p2
A{...}
A()

我在结果中特意用了横线分割是想说明:横线上面部分为类初始化的打印,下面部分为类的实例初始化的打印。
怎么验证呢?

//我们可以使用反射给我们提供的一个API : Class.forName(String name);
//此api用来初始化类对象
那么如果我在代码中初始化A类结果如何呢?
Class.forName("A");
/**
*结果如下:
* A--p3
* A--static
*/

上面的结果很明显验证了我们的猜想,先进行类对象初始化,然后再进行类实例对象初始化,下面为详细的初始化过程:

  • 在类对象进行初始化的时候,按顺序会初始化类中的静态成员变量,静态初始化块。
  • 在进行类实例初始化的时候,按顺序会初始化成员变量,初始化块,构造函数

那如果是静态内部类的初始化又是怎样子的呢?

class A {
    private P p1 = new P("A--p1");
    static P p3 = new P("A--p3");

    public A() {
        System.out.println("A()");
    }

    private P p2 = new P("A--p2");

    static {
        new P("A--static");
    }

    {
        new P("A{...}");
    }

    public static class C {
        private P p1 = new P("C--p1");
        static P p3 = new P("C--p3");

        public C() {
            System.out.println("C()");
        }

        private P p2 = new P("C--p2");

        static {
            new P("C--static");
        }

        {
            new P("C{...}");
        }
    }
}

class P {
    public P(String s) {
        System.out.println(s);
    }
}

对比刚才的代码,我们在Class A中新增加了静态内部类 Class C

//执行
new A.C();

上面的代码执行的结果大家的猜想是怎样子的?是先初始化类A,然后初始化类C,最后再构造一个类C的实例对象?无情的告诉你们结果:JVM是根据按需来初始化类的,此时我们的调用好像没有用到类A的信息。所以结果只是:初始化类C,最后构造了一个类C的实例对象。结果如下:

C--p3
C--static
//----------上面部分为类C初始化过程,下面为实例对象初始化过程
C--p1
C--p2
C{...}
C()
回到我们要讲的内容---静态内部类初始化过程

这个过程其实也是懒加载的过程,因为我们的程序没有访问静态内部类中的成员时,程序是不会进行该类初始化,直到我们调用的时候,才会进行初始化,才会存在JVM的堆中。
为什么这种实现方式不用理会多线程的干扰,而增加synchronized同步机制呢?这是因为从始至终JVM只会持有一份类对象,全局的,不会受到多线程的干扰。而对象实例的话,就没有这个限制,想创建多少个都行,前提是内存充足的情况下。
这种写法的好处:对比双重检查机制的单例模式,此种写法既简单又易懂,代码量还更少,所以推荐使用。

关于类在什么情况才被初始化,我在这里进行总结

  • Class.forName()
  • new 类()
  • 访问类.静态成员
  • 访问类.静态成员方法
    注意:
    类.class 这种写法是不会对相应的类进行初始化的,这里提个醒。
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