Java の enum Singleton が「キモい」と言われたので隠蔽してみた

概要

Animal animal = Dog.INSTANCEのDog.INSTANCEを隠蔽する試作 4 つ

1. enum をパッケージプライベートにする

実装

Dog.java

package animal;

enum Dog implements Animal {
    INSTANCE
}

Animal.java

package animal;

public interface Animal {
    static Animal getDog() {
        return Dog.INSTANCE;
    }
}

備考

• インスタンスの取得: Animal animal = Animal.getDog()
• Animal.getDog() instanceof Dog: コンパイルエラー

2. enum をクラスの内部クラスにする

実装

Cat.java

import animal.Animal;

public class Cat {
    private enum CatImpl implements Animal {
        INSTANCE
    }

    public static Animal getInstance() {
        return CatImpl.INSTANCE;
    }

    private Cat() {
    }
}

備考

• インスタンスの取得: Animal animal = Cat.getInstance()
• Cat.getInstance() instanceof Cat: false

3. enum をインタフェースの内部クラスにする

実装

Bird.java

import animal.Animal;

public interface Bird extends Animal {
    class Cage {
        private enum BirdImpl implements Bird {
            INSTANCE
        }

        private Cage() {
        }
    }

    static Bird getInstance() {
        return Cage.BirdImpl.INSTANCE;
    }
}

備考

• インスタンスの取得: Bird bird = Bird.getInstance()
• Bird.getInstance() instanceof Bird: true
• Bird インタフェースの実装クラスは無数に定義できるので Bird 型のインスタンスは 1 つではない

4. 3 のインスタンスを 1 つに制限する

実装

Fox.java

package fox;

import animal.Animal;

public sealed interface Fox extends Animal permits FoxImpl {
    static Fox getInstance() {
        return FoxImpl.INSTANCE;
    }
}

enum FoxImpl implements Fox {
    INSTANCE
}

備考

• インスタンスの取得: Fox fox = Fox.getInstance()
• Fox.getInstance() instanceof Fox: true
• Fox 型インスタンスは FoxImpl のインスタンス 1 つのみ

実行結果

Main.java

import animal.Animal;
import fox.Fox;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal dog = Animal.getDog();

        System.out.print("dog.getClass(): ");
        System.out.println(dog.getClass());

        System.out.print("dog instanceof Animal: ");
        System.out.println(dog instanceof Animal);

        // System.out.println(dog instanceof Dog);

        System.out.println();

        Animal cat = Cat.getInstance();

        System.out.print("cat.getClass(): ");
        System.out.println(cat.getClass());

        System.out.print("cat instanceof Animal: ");
        System.out.println(cat instanceof Animal);

        System.out.print("cat instanceof Cat: ");
        System.out.println(cat instanceof Cat);

        System.out.println();

        Bird bird = Bird.getInstance();

        System.out.print("bird.getClass(): ");
        System.out.println(bird.getClass());

        System.out.print("bird instanceof Animal: ");
        System.out.println(bird instanceof Animal);

        System.out.print("bird instanceof Bird: ");
        System.out.println(bird instanceof Bird);

        System.out.println();

        Fox fox = Fox.getInstance();

        System.out.print("fox.getClass(): ");
        System.out.println(fox.getClass());

        System.out.print("fox instanceof Animal: ");
        System.out.println(fox instanceof Animal);

        System.out.print("fox instanceof Fox: ");
        System.out.println(fox instanceof Fox);
    }
}

標準出力

dog.getClass(): class animal.Dog
dog instanceof Animal: true

cat.getClass(): class Cat$CatImpl
cat instanceof Animal: true
cat instanceof Cat: false

bird.getClass(): class Bird$Cage$BirdImpl
bird instanceof Animal: true
bird instanceof Bird: true

fox.getClass(): class fox.FoxImpl
fox instanceof Animal: true
fox instanceof Fox: true

参考文献

Effective Java 第 3 版

• 項目 1 コンストラクタの代わりに static ファクトリメソッドを検討する

• 項目 3 private のコンストラクタか enum 型でシングルトン特性を強制する

【付録 A】 enum Singleton に直接ファクトリメソッドを作る

実装

Singleton.java

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

備考

• インスタンスの取得: Singleton singleton = Singleton.getInstance()
  ただし、Singleton singleton = Singleton.INSTANCEも可

【付録 B】 全ソースコード

https://gist.github.com/NeetworkEngineerSato/e2026a76cfaa327ef51c1b0a39e14cf0