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Java のシングルトンパターンを理解する

Linda Hamilton

リリース： 2025-01-24 02:25:08

オリジナル

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Understanding the Singleton Pattern in Java

Java シングルトンパターンは、クラスがインスタンスを 1 つだけ持つことを保証し、そのインスタンスへのグローバルアクセスポイントを提供する、広く使用されている設計パターンです。チームを監督する 1 人のマネージャーと考えてください。マネージャーは 1 人だけで、全員がその 1 つの連絡先を通じてやり取りします。この記事では、Java でのパターンの実装とさまざまなアプローチについて詳しく説明します。

シングルトンパターンを使用する理由

保証された単一インスタンス: アプリケーション内にクラスのインスタンスが 1 つだけ存在することを保証します。これは、データベース接続 (過剰な接続の作成と破壊を避ける) やプリンタースプーラー (ユーザー間の競合を防ぐ) などのリソースを管理するために非常に重要です。
グローバルアクセスポイント: インスタンスにすぐに使用できる単一のアクセスポイントを提供します。
リソース管理: 構成、ロギングシステム、スレッドプールなどの共有リソースを効率的に管理します。

Java でシングルトンパターンを実装する方法

いくつかのアプローチが存在し、それぞれに独自のトレードオフがあります。

1.遅延初期化: 最初に必要になった場合にのみインスタンスを作成します。

<code class="language-java">import java.io.Serializable;

public class LazySingleton implements Serializable {
    private static LazySingleton instance;

    private LazySingleton() {
        if (instance != null) {
            throw new IllegalStateException("Instance already created");
        }
    }

    public static LazySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }

    private Object readResolve() {
        return getInstance();
    }
}</code>

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2.スレッドセーフシングルトン: synchronized を使用して、インスタンスの作成中にスレッドの安全性を確保します。

<code class="language-java">import java.io.*;

public class ThreadSafeSingleton implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private static ThreadSafeSingleton instance;

    private ThreadSafeSingleton() {
        if (instance != null) {
            throw new IllegalStateException("Instance already created");
        }
    }

    public static synchronized ThreadSafeSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new ThreadSafeSingleton();
        }
        return instance;
    }

    private Object readResolve() {
        return getInstance();
    }
}</code>

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3.二重チェックされたロック: 同期オーバーヘッドを最小限に抑えてスレッドの安全性を最適化します。

<code class="language-java">import java.io.*;

public class DoubleCheckedLockingSingleton implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private static volatile DoubleCheckedLockingSingleton instance;

    private DoubleCheckedLockingSingleton() {
        if (instance != null) {
            throw new IllegalStateException("Instance already created");
        }
    }

    public static DoubleCheckedLockingSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (DoubleCheckedLockingSingleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new DoubleCheckedLockingSingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    private Object readResolve() {
        return getInstance();
    }
}</code>

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4. Bill Pugh Singleton (推奨): 静的内部クラスを使用して、遅延初期化とスレッドの安全性を確保します。

<code class="language-java">import java.io.*;

public class BillPughSingleton implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private BillPughSingleton() {
        if (SingletonHelper.INSTANCE != null) {
            throw new IllegalStateException("Instance already created");
        }
    }

    private static class SingletonHelper {
        private static final BillPughSingleton INSTANCE = new BillPughSingleton();
    }

    public static BillPughSingleton getInstance() {
        return SingletonHelper.INSTANCE;
    }

    private Object readResolve() {
        return getInstance();
    }
}</code>

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5. Enum Singleton (最新のアプローチ): 固有のスレッドセーフと列挙型のシリアル化処理を利用します。これは、そのシンプルさと堅牢さの点で最良のアプローチであると考えられています。

<code class="language-java">public enum EnumSingleton {
    INSTANCE;

    public void showMessage() {
        System.out.println("Hello from Enum Singleton!");
    }
}</code>

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