Java 單例模式實戰：屬性管理器、Runtime 與 Toolkit 核心類別深度解析

實用案例：屬性管理器

屬性檔案用於儲存系統配置，避免硬編碼導致每次修改需重新編譯。採用單例模式管理屬性檔案，確保全系統共用同一配置實例，並支援運行時熱加載更新。

核心設計：ConfigManager

• 採用餓漢式單例，類別載入時即建立唯一實例。
• 建構子私有，靜態工廠方法 getInstance() 提供全域存取點。
• 每次讀取配置項前，自動檢查檔案最後修改時間；若檔案已更新，自動重新載入，確保配置與磁碟同步。

public final class ConfigManager {
    private static final String PFILE = System.getProperty("user.dir") + File.separator + "singleton.properties";
    private static final ConfigManager INSTANCE = new ConfigManager();
    private final File file;
    private long lastModified;
    private final Properties props = new Properties();

    private ConfigManager() {
        file = new File(PFILE);
        lastModified = file.lastModified();
        loadProperties();
    }

    public static ConfigManager getInstance() { return INSTANCE; }

    public Object getConfigItem(String name, Object defaultVal) {
        long current = file.lastModified();
        if (current > lastModified) loadProperties(); // 熱加載
        lastModified = current;
        Object val = props.getProperty(name);
        return val != null ? val : defaultVal;
    }
    // ... 省略 loadProperties 實作細節
}

呼叫範例

BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String line;
while (!(line = reader.readLine()).equals("quit")) {
    System.out.println(ConfigManager.getInstance().getConfigItem(line, "Not found."));
}

JDK 內建單例類別解析

java.lang.Runtime

每個 Java 應用程式僅有一個 Runtime 實例，透過 Runtime.getRuntime() 取得。常用於：執行外部命令、查詢記憶體資訊、觸發 GC、載入原生庫。

// 啟動記事本
Process proc = Runtime.getRuntime().exec("notepad.exe");
// Windows 下以關聯程式開啟文件
Process proc = Runtime.getRuntime().exec("cmd /c start MyDocument.doc");

java.beans.Introspector

JavaBean 自省機制的核心，BeanBox 等視覺化設計工具依賴它動態發現 Bean 的屬性、事件與方法。建構子私有，靜態工廠方法 getBeanInfo() 回傳單例實例。

java.awt.Toolkit

抽象類別，提供 getDefaultToolkit() 靜態同步方法回傳平台相關的具體實現。結合模板方法模式：工廠方法延遲到子類別實現，不同作業系統提供不同的 Toolkit 子類別。

值得注意的是：若子類別建構子為私有，則為標準單例；若為公開，則屬於「不完全單例」。

javax.swing.TimerQueue

Swing 計時器內部使用的不完全單例，擁有公開建構子，詳見後續章節討論。