单例模式 - 单例注册表与 Spring 实现单例剖析

在 Spring 中，单例模式是十分常用的，因为 Spring Bean 默认是单例模式，即只有一个共享的实例存在，所有对这个 Bean 的请求都会返回这个唯一的实例。

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单例注册表

首先，我们先来写一个案例。这个案例中，我们通过 Map 缓存单例对象，实现单例注册表。值得注意的是，我采用了 ConcurrentHashMap 是出于线程安全的考量。

public class SingletonReg {
    private final static Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<String, Object>(64);

    static {
        SingletonReg singletonReg = new SingletonReg();
        singletonObjects.put(singletonReg.getClass().getName(), singletonReg);
    }

    private SingletonReg() {}

    public static SingletonReg getInstance(String name) {
        if (name == null) {
            name = "com.lianggzone.designpattern.singleton.sample.SingletonReg";
        }
        if (singletonObjects.get(name) == null) {
            try {
                singletonObjects.put(name, Class.forName(name).newInstance());
            } catch (Exception ex) {
                ex.printStackTrace();
            }
        }
        return (SingletonReg) singletonObjects.get(name);
    }
}

我们来分析下，上面案例中的源码。

private final static Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<String, Object>(64);

此外，getInstance() 方法通过传入类名进行判断，如果参数为 null，我们默认分配一个 SingletonReg 实例对象，如果实例对象在不存在，我们注册到单例注册表中。第二次获取时，直接从缓存的单例注册表中获取。

Spring 源码分析

实际上，Spring 就是采用了这种单例注册表的特殊方式实现单例模式。

public abstract class AbstractBeanFactory extends FactoryBeanRegistrySupport implements ConfigurableBeanFactory {

    @SuppressWarnings("unchecked")
    protected <T> T doGetBean(
            final String name, final Class<T> requiredType, final Object[] args, boolean typeCheckOnly)
            throws BeansException {
        // 对 Bean 的 name 进行处理，防止非法字符
        final String beanName = transformedBeanName(name);
        Object bean;
        // 从单例注册表中检查是否存在单例缓存
        Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
        if (sharedInstance != null && args == null) {
            // ...忽略代码
            // 返回缓存实例 
            bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
        }
        else {
            // ...忽略代码
            try {
                // ...忽略代码

                // 单例模式，处理分支
                if (mbd.isSingleton()) {
                    sharedInstance = getSingleton(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
                        @Override
                        public Object getObject() throws BeansException {
                            try {
                                return createBean(beanName, mbd, args);
                            }
                            catch (BeansException ex) {
                                // ...忽略代码
                            }
                        }
                    });
                    bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
                }
                // 原型模式，处理分支
                else if (mbd.isPrototype()) {

                }
                // 其他
                else {

                }
            }
            catch (BeansException ex) {
                // ...忽略代码
            }
        }
        return (T) bean;
    }
}

其中，最重要的核心代码是 getSingleton() 方法。下面，我们再深入分析下这个方法。

public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {

    // 通过 Map 实现单例注册表
    private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<String, Object>(64);

    public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
        Assert.notNull(beanName, "'beanName' must not be null");
        synchronized (this.singletonObjects) {
            // 检查缓存中是否存在实例  
            Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
            if (singletonObject == null) {
                // ...忽略代码
                try {
                    singletonObject = singletonFactory.getObject();
                }
                catch (BeanCreationException ex) {
                    // ...忽略代码
                }
                finally {
                    // ...忽略代码
                }
                // 如果实例对象在不存在，我们注册到单例注册表中。
                addSingleton(beanName, singletonObject);
            }
            return (singletonObject != NULL_OBJECT ? singletonObject : null);
        }
    }

    protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
        synchronized (this.singletonObjects) {
            this.singletonObjects.put(beanName, (singletonObject != null ? singletonObject : NULL_OBJECT));

        }
    }
}

此时，我们得出一个结论， Spring 对 Bean 实例的创建是采用单例注册表的方式进行实现的，而这个注册表的缓存是 ConcurrentHashMap 对象。

（完）

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