详解 - 单例模式
“Android设计模式”这个系列主要是对Android项目中的设计模式进行分析总结,学习自《Android 源码设计模式解析与实战》,错误之处烦请指正~
Android设计模式系列文章：
一、 概述
1.1 定义
确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。
1.2 使用场景
确保某个类有且只有一个对象的场景，避免产生多个对象消耗过多的资源；或者某种类型的对象应该有且只有一个。
eg：创建一个对象需要消耗的资源过多，如访问IO和数据库资源。
1.3 关键点
- 构造函数不对外开放，一般为
private； - 通过一个静态方法或者枚举返回单例类对象；
- 确保单例类的对象有且只有一个，尤其是在
多线程环境下； - 确保单例类对象在反序列化时不会重新构建对象。
二、实现方式
2.1 懒汉模式
声明一个静态对象，并且在用户第一次调用 getInstance 时进行初始化。
2.1.1 分析
-
synchronized关键字用于在多线程情况下保证单例对象唯一性 -
优点：单例只有在使用时才会被实例化，在一定程度上节约了资源
-
缺点：
- 每一次加载时需要及时进行实例化，响应速度稍慢
- 每次调用
getInstance()都进行同步，造成不必要的同步开销
-
一般不建议使用
2.1.2 源码
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {
}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (null == instance) {
instance = new Singleton();//加载时进行实例化
}
return instance;
}
}
2.2 饿汉模式
声明静态对象时就已经初始化。
2.2.1 分析
-
静态对象在声明的时候就已经初始化，从而保证了单例对象唯一性
-
优点： 每次调用
getInstance()直接取出静态对象，不需要同步锁，响应速度快 -
缺点：初始化声明对象造成了一定资源的闲置浪费
2.2.2 源码
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
2.3 Double Check Lock (DCL) 模式
2.3.1 分析
-
优点：
- 资源利用率高
- 既能够在需要时才初始化单例，又能够保证线程安全，且单例对象初始化后调用
getInstance()不进行同步锁
-
缺点：
- 第一次加载时响应稍慢
- 由于Java内存模型的原因偶尔会失败
-
instance = new Singleton();这句代码并不是一个原子操作，由于Java编译器允许处理器乱序执行汇编指令以及JDK1.5之前的JVM (Java Memory Model, Java 内存模型)中Cache、寄存器到主内存回写顺序的规定，该语句转换的汇编指令无法确保顺序执行 - 在
JDK1.5之后，具体化了volatile关键字，因此可以直接定义成private volatile static Singleton instance = null;，就可以保证instance对象每次都是从主内存中读取
-
2.3.2 源码
public class Singleton {
private volatile static Singleton instance = null;
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
if (null == instance) {
synchronized (Singleton.class) {
if (null == instance) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
2.4 静态内部类单例模式
2.4.1 分析
强烈推荐使用
-
优点：
- 第一次加载
Singleton类时并不会初始化instance，只有在第一次调用getInstance()时才会初始化 - 既能保证线程安全，也能保证单例对象的唯一性，同时也延迟了单例的实例化
- 第一次加载
2.4.2 源码
public class Singleton {
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.instance;
}
/**
* 静态内部类
*/
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton instance = new Singleton();
}
}
2.5 枚举单例
2.5.1 分析
枚举单例模式最大的优点是写法简单，枚举在 Java 中与普通类是一样的，不仅能够有字段，还能够有自己的方法。最重要的是默认枚举实例的创建时线程安全的，并且在任何情况下它都是一个单例。
在上述的几种单例模式中，反序列化 的时候会出现重新创建对象的情况。**
上述示例中如果要杜绝单利对象在被反序列化时重新生成对象，则必须加入如下方法：
private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
return instance;
}
2.5.2 源码
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void doSomething() {
// ... do something
}
}
2.6 使用容器实现单例模式
2.6.1 分析
在程序初始化的时候，将多种单例类型注入到一个统一的管理类中，在使用时根据 key 获取对象对应类型的对象。
这种方式使得我们可以管理多种类型的单例，并且在使用时候可以通过统一的接口进行获取操作，降低了用户的使用成本，也对用户隐藏了具体实现，降低了耦合度。
2.6.2 源码
public class SingletonManager {
private static Map<String, Object> data = new HashMap<>();
public SingletonManager() {
}
public static void register(String key, Object instance) {
if (!data.containsKey(key)) {
data.put(key, instance);
}
}
public static Object get(String key) {
return data.get(key);
}
}
三、小结
所有的单例模式核心原理都是将构造函数私有化，并且通过静态方法获取一个唯一的实例。
需要注意的是在获取实例的过程中保证线程安全、防止反序列化导致重新生成实例对象等问题。
具体选择哪种方式实现单例模式还需要结合项目业务逻辑。
本文对 单例模式 的分析到此就结束了，部分内容学习自 《Android源码设计模式 解析与实战》。
