Scala单例对象和伴生对象

Scala 单例对象

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Singlton是一种为许多人熟知的设计模式，到了Scala这里，它成了语言的一部分，换句换说，我们不必像Java那样费劲的自己实现。下面就是一个Singleton：

object Singleton {  def show = println("I am a singleton")}

（Singleton.scala）

这里，我们用object进行声明，它会创建这个一个类，这个类只有一个实例，名字就叫Singleton。我们可以这样使用它：

Singleton.show

编译一下：

scalac Singleton.scala

不同于类的编译，Singleton编译出两个.class文件：Singleton.class和Singleton$.class。其实，真正称得上是Singleton的类是Singleton$，反编译一下，就可以看出来：

javap -c Singleton$

输出如下：

Compiled from "Singleton.scala"public final class Singleton$ {  public static final Singleton$ MODULE$;  public static {};    Code:       0: new           #2                  // class Singleton$       3: invokespecial #12                 // Method "
    
     ":()V       6: return  public void show();    Code:       0: getstatic     #18                 // Field scala/Predef$.MODULE$:Lscala/Predef$;       3: ldc           #20                 // String I am a singleton       5: invokevirtual #24                 // Method scala/Predef$.println:(Ljava/lang/Object;)V       8: return}
    

其中，MODULE$是这个类唯一的实例，这个实例是在static块创建出来的。所以，Singleton.show这样的语句到了JVM的层面，就会变成这样：

Singleton$.MODULE$.show();

不知道你是否注意到，这个类里根本没有构造函数，换句话说，站在使用者的角度，我们根本就没有机会为这个类创建对象。如果你还不太适应这个没有构造函数的世界，可以参考《Javac背后的故事——空类》。

我们都知道，javac会为没有构造函数的类生成一个缺省的构造函数，所以，在Java代码里，如果我们想实现Singleton必须显式声明出一个private的构造函数。而scalac绕过了javac直接生成字节码，它给出了一个用Java语言无法实现的Singleton方案。

scalac 直接生成字节码

如果说Singleton$是真正的Singleton实现，那么还有个Singleton类是干什么的呢？先来反编译，看看它做了些什么：

Compiled from "Singleton.scala"public final class Singleton {  public static void show();    Code:       0: getstatic     #16                 // Field Singleton$.MODULE$:LSingleton$;       3: invokevirtual #18                 // Method Singleton$.show:()V       6: return}

我们看到了，这里有一个方法里同样有一个show方法，不同与Singleton$里的实现，它是static的，而它几乎是完全的透传，也就是说，这个方法实现是：

public static final void show() {  Singleton$.MODULE$.show();}

这样一来，与Java互操作时，我们只要写Singleton.show()就可以了，不必理会Singleton$.MODULE$.show()这种对Java程序员来说很诡异的写法。不过，这还不是全部。

注：

C:\WorkSpace6-scala\scala-train\src\com\usoft>scalac -version

Scala compiler version 2.11.4 -- Copyright 2002-2013, LAMP/EPFL

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Scala 伴生对象

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准备涉水Scala的Java程序员请注意，Scala里没有static。

在大多数情况下，static真不该是static的。像Scala这样想在面向对象上更进一步的程序设计语言，取消static是一种进取的表现，这样得以保证了其面向对象模型的完整性。好吧，我承认，有时候，我们还是需要类一级的属性和操作的。在Scala里，我们还是有机会的，这便是伴生对象 （Companion Object）的作用。

下面就是一个伴生对象的例子：

object Companion {  def show = println("I am a companion")}class Companion {  def shout = Companion.show}

（Companion.scala）

这个object就是我们所说的伴生对象，如果读过《走进Scala——Singleton》，你会觉得这个伴生对象和Singleton异曲同工，实际上，是这样的。伴生对象本身就是一个Singleton，不同的是，它有一个与之同名的类（这里的class Companion），二者可以相互访问彼此的私有成员。在这里，我们暂且不关心私有成员的相互访问。

编译一下：

scalac Companion.scala

同Singleton一样，我们也得到了两个文件：Companion.class和Companion$.class。我们还可以用javap查看反编译的结果，其中，Companion$.class与之前的Singleton$.class几近相同，这里就省略了。一起来看看Companion.class。

javap -c Companion

输出为：

Compiled from "Companion.scala"public class Companion {  public static void show();    Code:       0: getstatic     #16                 // Field Companion$.MODULE$:LCompanion$;       3: invokevirtual #18                 // Method Companion$.show:()V       6: return  public void shout();    Code:       0: getstatic     #16                 // Field Companion$.MODULE$:LCompanion$;       3: invokevirtual #18                 // Method Companion$.show:()V       6: return  public Companion();    Code:       0: aload_0       1: invokespecial #24                 // Method java/lang/Object."
    
     ":()V       4: return}
    

反编译 Companion$，javap -c Companion$

Compiled from "Companion.scala"public final class Companion$ {  public static final Companion$ MODULE$;  public static {};    Code:       0: new           #2                  // class Companion$       3: invokespecial #12                 // Method "
    
     ":()V       6: return  public void show();    Code:       0: getstatic     #18                 // Field scala/Predef$.MODULE$:Lscala/Predef$;       3: ldc           #20                 // String I am a companion       5: invokevirtual #24                 // Method scala/Predef$.println:(Ljava/lang/Object;)V       8: return}
    

因为有了对应的class，object成了伴生对象。从结果可以看出，伴生对象和它对应的类在字节码层面走到了一起（Companion类）。换句话说，在Scala里面的class和object在Java层面里面合二为一，class里面的成员成了实例成员，object成员成了static成员。我们已经知道，这里的static成员只是一个简单的wrapper，封装了实际的操作。

对应到反编译的代码上，我们看到了与object相关的那个static方法——show。因为要构建Companion的实例，所以，生成的代码里有构造函数。此外，class Companion的实例方法shout在字节码层面上也体现到了Companion类里。

至此，我们已经对伴生对象有了一个基本的了解。在Scala的层面上，我们把分属于类和实例分开放置，从代码的组织而言，会更加清晰。在实现层面上，它们都是按照对象处理的（分别用Companion$和Companion），从而达到了对象模型的统一。

注：

C:\WorkSpace6-scala\scala-train\src\com\usoft>scalac -version

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