单例工厂 - 使用 Java 8 实现

Question

我想实现一个通用的单例工厂模式，其中我将所需对象的类作为参数传递，工厂类应该检查映射是否已经为它创建了一个对象，如果是，则从映射返回对象.如果没有，则创建一个新实例，将其放入地图并返回该实例。

我可以将通用返回类型作为 Object，但我不想在调用 get 实例方法的每个地方都强制转换返回的对象。

以下是代码：我在c.cast(instance); 行收到编译错误

我们不使用弹簧/依赖注入，而是尝试实现公共类来处理创建所有单例对象。

public class SingletonFactory {
    public static Map<String,Object> objectFactory = new HashMap<String, Object>();

    public static <T extends Object> T getInstance(Class<?> c){
        String key = c.toString();
        Object instance= objectFactory.get(key);
        if (instance == null) {
            synchronized (c) {
                try {
                    instance = c.newInstance();
                    objectFactory.put(key, instance);
                } catch(IllegalAccessException | InstantiationException e) {
                    throw new RuntimeException("Exception while creating singleton instance for class : "+key+" - Exception Message : "+e);
                }
            }
        }
        return c.cast(instance);
    }
}

Answer 1

首先，我可以指出<T extends Object> 可以只替换为<T>，因为Java 中涉及泛型的所有内容都必须是一个对象。

您真正了解的第二部分是Class<?> c。这就是说你可以传入任何类，它会返回T 的任何类型。 c.cast(instance) 可以替换为 (T) instance，如果您认为这样看起来更好，但实际上有一个区别，这里有更详细的说明：Java Class.cast() vs. cast operator。

最终代码如下所示：

public class SingletonFactory {
    public static Map<String,Object> objectFactory = new HashMap<String, Object>();

    public static <T> T getInstance(Class<T> c){
        synchronized (c) {
            String key = c.toString();
            Object instance= objectFactory.get(key);
            if (instance == null) {
                try {
                    instance = c.newInstance();
                    objectFactory.put(key, instance);
                } catch(IllegalAccessException | InstantiationException e){
                    throw new RuntimeException("Exception while creating singleton instance for class : "+key+" - Exception Message : "+e);
                }
            }
            return c.cast(instance);
            // or
            return (T) instance;
        }
    }
}

此外，如果您真的愿意，您可以将所有内容保留在原始代码中，并在方法结束时将实例强制转换为 T，它应该可以工作。唯一的问题是您的方法调用看起来像SingletonFactory.getInstance<Foo>(Foo.class) 而不是SingletonFactory.getInstance(Foo.class)。这是因为原始代码中的 Class<?> 而不是 Class<T>。

编辑：我还更改了代码以提前同步感谢@Khan9797

Answer 2

首先，你需要提前同步，你应该简单地同步方法，否则，你可以在竞争条件下创建额外的实例。

其次，你应该像这样定义方法的泛型：

public static <T> T getInstance(Class<? extends T> c)

Answer 3

首先，getInstance() 在创建新实例方面不是线程安全的。当多个线程同时运行并且variable == null 是true 时，您有可能创建给定类的多个实例。

public class SingletonFactory {
    private static Map<Class, Object> objectHolder = new HashMap<>();

    public <T> T getInstance(Class<T> clazz) {
        Object instance = objectHolder.get(clazz);
        if(instance == null) {
            synchronized (clazz) {
                if(instance == null) {
                    try{
                        instance = clazz.newInstance();
                        objectHolder.put(clazz, instance);
                    } catch (Exception e) {
                        // do some logging and maybe exit the program. Since the it would affect how whole system works.
                    }                            
                }
            }
        }

        return clazz.cast(instance);
    }  
}

但更好的方法是使用急切初始化而不是延迟初始化。我们需要同步临界区的原因是我们在需要时创建这些实例。所以它变成了readers-writers 问题。但是如果我们只做读取过程，那么我们不需要同步，因为我们不会修改它的值。如果您知道将要创建并需要访问的所有类，我们可以首先初始化它们。这样我们就可以摆脱 synchronized 的性能缺陷

public class SingletonFactory {
    private static Map<Class, Object> objectHolder = new HashMap<>();

    private Map<Class, Object> initialize() {
        Map<Class, Object> objectHolder = new HashMap<>();
        // create some objects and put it into Map
        return objectHolder;        

    }           

    public <T> T getInstance(Class<T> clazz) {
        Object instance = objectHolder.get(clazz);            
        return clazz.cast(instance);
    }  
}