拥抱kotlin:利用kotlin实现单例模式

java的单例模式几种写法都已经很熟悉了，但转到kt时如果用java写法实现倒显得怪异了，有的可以借助kt的约定轻松完成。

一、几种常见的单例模式

1. 饿汉式(一来就创建，不管是否真的需要)
2. 懒汉式（延迟加载,使用时才创建,这里就直接讨论double check）
3. 静态内部类（借助虚拟机实现同步、内部类机制实现延迟初始化）

二、kotlin这几种方式的写法

1.饿汉式

这种方式无需使用java的private constroctor,getInstance这些接口，直接使用object就可实现。

object HungrySin {
    fun calculate() {

    }
}

反编译成java代码，就是熟悉的java写法

public final class HungrySin {
   public static final HungrySin INSTANCE;

   public final void calculate() {
   }

   private HungrySin() {
   }

   static {
      HungrySin var0 = new HungrySin();
      INSTANCE = var0;
   }
}

2.懒汉式 doubleCheck

说到延迟加载就直接跳到线程安全且性能较好的doubleCheck吧，若是用java实现会用2层check，第一层判断减轻锁的负担直接判断是否创建过，第二层判断加锁保证线程安全,最后用volatile禁止重排序防止编译器优化导致的线程安全问题。

在kotlin里面也无需这么复杂，直接使用by lazy代理即可实现

class DoubleCheckSin private constructor() {
    companion object {
        val doubleCheckSin: DoubleCheckSin by lazy {
            DoubleCheckSin()
        }
    }

    fun calculate() {

    }
}

这个要归功于委托和lazy.kt

@kotlin.internal.InlineOnly
public inline operator fun <T> Lazy<T>.getValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>): T = value

可以看到上文，把val doubleCheckSin委托给了lazy, get时返回的是lazy.kt的value

重点来看看lazy

image

layz支持传LazyThreadSafetyMode,有三种可选，默认的是SYNCHRONIZED，也就是线程安全,下面分析一下线程安全的具体实现。

private class SynchronizedLazyImpl<out T>(initializer: () -> T, lock: Any? = null) : Lazy<T>, Serializable {
    private var initializer: (() -> T)? = initializer
    //0._value用volatile禁止指令重排序
    @Volatile private var _value: Any? = UNINITIALIZED_VALUE
    // final field is required to enable safe publication of constructed instance
    private val lock = lock ?: this

    //1.这个是上面分析的单例委托的value
    override val value: T
        get() {
            val _v1 = _value
            //2.若已经初始化，则直接返回  同java中的第一层判断
            if (_v1 !== UNINITIALIZED_VALUE) {
                @Suppress("UNCHECKED_CAST")
                return _v1 as T
            }
            
            return synchronized(lock) {
                val _v2 = _value
                //3.第二层判断，加synchronized关键帧 保证线程安全
                if (_v2 !== UNINITIALIZED_VALUE) {
                    @Suppress("UNCHECKED_CAST") (_v2 as T)
                } else {
                   //4.第一次创建，把执行lazy下传进来的lambda 单例这里也就是值的构造构造函数
                    val typedValue = initializer!!()
                    _value = typedValue
                    initializer = null
                    typedValue
                }
            }
        }

    override fun isInitialized(): Boolean = _value !== UNINITIALIZED_VALUE

    override fun toString(): String = if (isInitialized()) value.toString() else "Lazy value not initialized yet."

    private fun writeReplace(): Any = InitializedLazyImpl(value)
}

上面的代码对应的地方加了注释

1. _value用volatile禁止指令重排序
2. 这个是上面分析的单例委托的value
3. 若已经初始化，则直接返回 同java中的第一层判断
4. 第二层判断，加synchronized关键帧 保证线程安全
5. 第一次创建，把执行lazy下传进来的lambda 单例这里也就是值的构造构造函数

由此可以看出lazy的SYNCHRONIZED模式实现和java是完全一样的（除了委托和lambda函数），但是使用koltin by lazy实现doubelCheck单例就就可以少写很多代码

对于by layz其实用的更多的地方是view的延迟加载，道理和单例一样的。第一次访问的时候才执行lambda来初始化，后面就直接取之前创建的对象。

3.静态内部类

这个其实没有取巧的地方了，还是得像java一样要声明一个静态内部类，通过虚拟机的静态内部类加载机制实现线程安全、延迟加载。

class InnerSin private constructor() {
    companion object {
        val instance = Holder.holder
    }


    private object Holder {
        val holder = InnerSin()
    }


    fun calculate() {

    }
}

不过这种方式很巧妙，利用加载类的cinit方法特行，保证加载静态类holder时创建InnerSin对象是线程安全且只会有一个实例。然后加载外部类加载不会马上加载内部类，等到外部类调用内部类的时候才加载，保证了延迟加载。