JDK源码——单例模式
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。
1 public class Runtime {
2 private static Runtime currentRuntime = new Runtime();
3
4 public static Runtime getRuntime() {
5 return currentRuntime;
6 }
7 private Runtime() {}
8 }
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：
1 Runtime r1 = Runtime.getRuntime();
2 Runtime r2 = Runtime.getRuntime();
3 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。
1 public abstract class Toolkit {
2
3 private static Toolkit toolkit;
4
5 public static synchronized Toolkit getDefaultToolkit() {
6 if (toolkit == null) {
7 java.security.AccessController.doPrivileged(
8 new java.security.PrivilegedAction<Void>() {
9 public Void run() {
10 Class<?> cls = null;
11 String nm = System.getProperty("awt.toolkit");
12 try {
13 cls = Class.forName(nm);
14 } catch (ClassNotFoundException e) {
15 ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
16 if (cl != null) {
17 try {
18 cls = cl.loadClass(nm);
19 } catch (final ClassNotFoundException ignored) {
20 throw new AWTError("Toolkit not found: " + nm);
21 }
22 }
23 }
24 try {
25 if (cls != null) {
26 toolkit = (Toolkit)cls.newInstance();
27 if (GraphicsEnvironment.isHeadless()) {
28 toolkit = new HeadlessToolkit(toolkit);
29 }
30 }
31 } catch (final InstantiationException ignored) {
32 throw new AWTError("Could not instantiate Toolkit: " + nm);
33 } catch (final IllegalAccessException ignored) {
34 throw new AWTError("Could not access Toolkit: " + nm);
35 }
36 return null;
37 }
38 });
39 loadAssistiveTechnologies();
40 }
41 return toolkit;
42 }
43 }
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()
1 public abstract class GraphicsEnvironment {
2 private static GraphicsEnvironment localEnv;
3 public static synchronized GraphicsEnvironment getLocalGraphicsEnvironment() {
4 if (localEnv == null) {
5 localEnv = createGE();
6 }
7 return localEnv;
8 }
9
10 private static GraphicsEnvironment createGE() {
11 GraphicsEnvironment ge;
12 String nm = AccessController.doPrivileged(new GetPropertyAction("java.awt.graphicsenv", null));
13 try {
14 Class<GraphicsEnvironment> geCls;
15 try {
16 geCls = (Class<GraphicsEnvironment>)Class.forName(nm);
17 } catch (ClassNotFoundException ex) {
18 ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();
19 geCls = (Class<GraphicsEnvironment>)Class.forName(nm, true, cl);
20 }
21 ge = geCls.newInstance();
22 if (isHeadless()) {
23 ge = new HeadlessGraphicsEnvironment(ge);
24 }
25 } catch (ClassNotFoundException e) {
26 throw new Error("Could not find class: "+nm);
27 } catch (InstantiationException e) {
28 throw new Error("Could not instantiate Graphics Environment: "
29 + nm);
30 } catch (IllegalAccessException e) {
31 throw new Error ("Could not access Graphics Environment: "
32 + nm);
33 }
34 return ge;
35 }
36 }
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。
