如何在Java Singleton中维护可变状态

Question

我在Java中有一个Singleton（在OSGi服务中），想要维护其中的一些状态（一个计数器）。

这个变量应该是静态的吗？还是同步的？或者两个都要？

或者我应该将这些操作包装在同步方法中？（这与仅使变量同步有什么不同？）

我希望服务消费者可以增加这个计数器。

public MyServiceImpl implements MyService {
    private int count = 0; // static? syncronized?

    public String helloWorld() { count++; return "Hello World"; }
    public int getHelloCount() { return count; }
}

更新：我如何使用Map或List？是否也应该使用它们的原子版本？还是使用Synchronized更好？

- empire29

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我不熟悉OSGI，但似乎您需要将其设为静态，并且AtomicInteger会为您提供所需的线程安全性：private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);，在helloWorld中：count.incrementAndGet();。不需要其他同步。 - assylias

@assylias - 把它作为答案发布，我会点赞。这是正确的方法。 - OldCurmudgeon

@OldCurmudgeon在我的手机上... 随意发表类似的回答。 - assylias

静态变量是有害的...OSGi一直试图避免使用静态变量，以便您可以嵌套框架、并行运行多个框架等。静态变量是具有所有不良副作用的全局变量。 - Peter Kriens

Answer 1

单例模式的问题在于它需要一个“作用域”。如果您在OSGi中注册了一个服务，那么这个服务在框架中就是单例。然而，由于OSGi避免使用静态变量，因此人们可以在同一虚拟机中启动多个框架（嵌套或作为兄弟），这可能意味着您的服务在不同的框架中被注册多次。通常情况下，这正是您想要的。如果这还不够单例，那么作用域应该是什么？虚拟机、进程、机器、网络、全世界？所有为创建单例提供的技巧都忘记告诉您，它们只适用于您所在的类加载器。

在OSGi中，假设您的作用域是框架。因此，只需注册一个单一服务并使用实例变量即可。由于OSGi在并发环境中运行，因此您必须像其他所有帖子所指示的那样使用同步方法，或者更好地使用AtomicLong / AtomicInteger。

如果有多个服务需要共享单例，请创建一个额外的服务来表示单例。

永远不要使用静态变量，因为它们会显著降低代码的可重用性，具有全局变量的所有缺点。纯OSGi的美妙之处在于它允许您几乎完全使用实例进行编程，而无需处理静态变量和类名（这些都会受到同样的全局变量问题的影响）。

- Peter Kriens

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+1最佳答案剖析单例的现实——这一切都与“作用域”有关。 - earcam

谢谢。我的理解是：尽可能使用原子操作，否则使用尽可能小的块进行同步。 - empire29

Peter，静态字段会在各种框架下注册的所有服务单例之间共享吗？或者来自所有服务工厂？ - empire29

静态字段是有害的，因为它们实际上是全局变量。此外，在多类加载器的世界中，比如OSGi，你永远不知道什么是全局的。 - Peter Kriens

Answer 2

这是使用原子操作的绝佳机会：

public class MyServiceImpl {
  private AtomicInteger helloCount = new AtomicInteger(0);

  public String helloWorld() {
    helloCount.incrementAndGet();
    return "Hello World";
  }

  public int getHelloCount() {
    return helloCount.get();
  }
}

这是无锁的，因此通常更快，更高效。

这种机制在单例或非单例中同样适用。

- OldCurmudgeon

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在Java中，您不能定义静态类 - 只能定义方法、字段和匿名块（如果我没记错的话）。 - earcam

@earcam - 复制/粘贴问题 - 你可以定义static 内部类。已修复。 - OldCurmudgeon

+1 内部类 当然，我忘了这个 - 但是将服务作为内部类就有点奇怪了 =) - earcam

@earcam - 这很奇怪 - 我通常会在IDE中测试我发布的代码，以确保正确的格式和语法，通常作为Test类的静态内部类。有时当我将其复制到SO中时，我会忘记删除“static”。 - OldCurmudgeon

明白了，我只是在挑剔而已 =) - earcam

这个行业有很多吹毛求疵的人 - 有时这正是我们做好工作的原因。 :) - OldCurmudgeon

Answer 3

如果你只注册一次，一个普通的OSGi服务在该框架中是单例的。 如果您正在使用声明式服务，则默认情况下会发生这种情况。

我所说的正常是指不是由服务工厂创建的。 此外，框架部分很重要，一些供应商支持在单个JVM中使用多个框架。

不要使用静态方法 - 这不是 OSGi 的方式 :-)

您唯一需要关注的是并发访问，因此如其他人所评论的那样，像AtomicLong这样的东西就很合适。

注意溢出 - 您是否期望计数器达到Long.MAX_VALUE（> 9,223,372,036,854,775,807）？ 否则，您最终将看到负数。

- earcam

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@FredOverflow - 你说得很对，我最初使用了AtomicInteger，然后切换到了AtomicLong，现在已经修复了，谢谢 =) - earcam