单例模式及相关的空指针的思考

单例模式的讨论珠玉在前,我就不过多叙述基础的内容。感兴趣的朋友可以阅读参考资料1。


假设现在有一种变形的饿汉式单例,单例的赋值是在类的构造函数里面进行的。样例代码如下:

public class SingletonSample{
    private static SingletonSample mInstance;
    private SingletonSample(String arg){
        mInstance = this;
    }
    public static SingletonSample getInstance(){
        return mInstance;
    }
    public void doSomething(){
        //做一些事情
        ...
    }
}

那么上文的getInstance函数是不能保证返回值非空的。那在程序中就有可能出现空指针,进而导致崩溃。
限制单例的赋值不能变换位置的话,现在有两种解决方案摆在我们面前:

  1. getInstance方法不保证非空,在外部任一调用getInstance函数的地方先进行非空判定再执行相关方法。
  2. getInstance方法保证非空

显然方案一是不需要更多思考的,直接就是空指针情形的常见解决方案,判空,非空则执行逻辑,否则不执行。但这种解决方案我觉得不好,既要修改已有的很多个调用处,即多个文件,还要保证之后调用的地方都自觉加上非空判定。
所以我选择方案二。但是根据限制条件“单例的赋值不能变换位置”,自然是不能把当前这个单例转为标准的饿汉式或懒汉式。既然不能随意改动到mInstance的值,那有没有别的方法达成getInstance方法保证非空的目的呢?
哈哈哈哈,当然有啦,mInstance为null的时候返回一个空的占位符实例不就行了吗
修改后的样例代码如下:

public class SingletonSample{
    private static SingletonSample mInstance;
    private static final SingletonSample PLACEHOLDER = new SingletonSample() ;
    private SingletonSample(){
        //空的构造函数,纯粹为了占位符而生
    }
    private SingletonSample(String arg){
        mInstance = this;
    }
    public static SingletonSample getInstance(){
        if (mInstance == null) {
            return PLACEHOLDER;
        }
        return mInstance;
    }
    public void doSomething(){
        if(!isValidInstance()){
            return;
        }
        //做一些事情
        ...
    }
    private boolean isValidInstance(){
        return this != PLACEHOLDER;
    }
}

这其实也是空指针情形的一种常见解决方案,空的时候返回一个默认值/占位符,不空的时候返回实际值。

可以看到还加了个isValidInstance的判断函数,原因是实际逻辑操作的时候,可能占位符/默认值并不能执行,所以要在所有的对外方法中添加实例检查。

这样修改后,其实还是不可避免地要进行多处修改,但这次的多处修改都是在当前单例类里面的,不会涉及外部类;同时也是要保证之后当前单例类里新增的对外实例方法,都要进行实例验证才能进行逻辑操作,但是这仍旧是当前类里的修改,不涉及外部类。

这个解决方案在我看来,虽然还有类似的限制(要改动多处,对之后的逻辑有要求),但是还是比第一种解决方案要优秀,因为外部调用处有可能不是同一个开发者书写的逻辑;但把限制都约束在了同一个类里,既避免了空指针发散,也在很多情况下是同一个开发者维护的逻辑,更能避免后续Bug的产生。

看回PLACEHOLDER这个静态变量,它会不会有可能为null呢?

不会。

这个变量的赋值是在类初始化的时候,这个值为null的话,只有可能是相关的ClassLoader都被销毁了,否则只要这个类有加载到ClassLoader中初始化,这个变量就都不会为null。详细参见参考资料2。


参考资料

  1. 单例这种设计模式 - 技术小黑屋
  2. Are static fields open for garbage collection? - Stack Overflow
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