Java与Kotlin的单例模式(霸气.jpg)

2018-07-17 本文已影响172人点先生在这

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题外话

上一次被人说文章名字取得不霸气，于是这一次我采用了这么霸气的名字，但实际上我是一个很低调的人。设计模式刚入门的小伙伴可以先看看这篇《设计模式入门》，在文章末尾也将列出“设计模式系列”文章。欢迎大家关注留言投币丢香蕉。

什么是单例模式

单例模式是设计模式中最简单的形式之一。
一个类有且仅有一个对象实例，并自行实例化向整个系统提供。

为何要学习单例模式

1. 有些对象我们只需要一个。例如：线程池，缓存，对话框等等，创建太多此类实例可能会导致程序行为异常、资源使用过量等问题。
2. 防止造成资源浪费。静态变量也可以给整个系统提供一个实例，但此对象在程序一开始就被创建好了，万一在某次运行中没有使用到此对象，资源就被浪费了。
3. 没有富萝莉包养我。

走进单例模式

单例模式有三个要点，分别是：
1. 仅有一个实例。
2. 自动实例化。
3. 向整个系统提供。
这也就是我们在写单例模式时候必须要遵守的几点。根据上面的条件，我们能够得出：
1. 构造方法必须私有化，禁止外部随意new Singleton()；
2. 类内部实例化一个实例对象。
3. 对外提供一个可以获取内部唯一实例对象的方法。

懒汉式

懒汉式这名字的精髓在于懒，在代码中，这种懒代表着需要的时候才创建实例，不需要就不创建了，这样保证了资源的不浪费。

Java懒汉式

public class JavaSingleton {

    private JavaSingleton(){}//私有构造方法
    private static JavaSingleton instance;//提供一个实例对象

     public static JavaSingleton getInstance(){//对外提供可获取唯一实例化对象的方法
        if(instance == null)
            instance = new JavaSingleton(); //延迟实例化
        return instance;
    }
}

Kotlin懒汉式1

class KotlinSingleton private constructor() {
    private var instance : KotlinSingleton? = null

    fun getInstance(): KotlinSingleton? {
        if(instance == null)
            instance = KotlinSingleton()
        return instance
    }
}

Kotlin懒汉式2

class KotlinSingleton private constructor() {
    companion object {
        val instance by lazy(LazyThreadSafetyMode.NONE) {
            KotlinSingleton()
        }
    }
}

// 在Kotlin 中调用
KotlinSingleton.instance.xx()
// 在Java 中调用
KotlinSingleton.Companion.getInstance().xx()

kotlin方式1就是直译了java方式，没啥说的。kotlin方式2写着很简洁，也很明了。要提一点的就是companion object，他类似public static，这一点从下面调用方式也看得出来。lazy属性表明是懒加载方式，LazyThreadSafetyMode.NONE表明了这种方式，线程不安全。
为啥不安全？？！！
我们已经按照单例模式三个要点写出了单例模式，其实都已经讲完了。但为何还有其他一些写法呢？因为我们是程序员啊！优化！优化！优化！
单线程进程下，懒汉式完全够用。但实际开发哪还有什么单线程程序。既然存在多线程，就存在并发性，如果两个线程同时进入非空判断，问题就出现了。线程一可能创建了一个instance，线程二因为已经非空判断为空了，所以也创建了个instance。这样程序肯定不会朝着你预想的方向去。所以我们可以给非空判断加一把锁，防止多线程同时进入非空判断。

同步锁

Java方式

public class JavaSingleton {

    private JavaSingleton(){}//私有构造方法
    private static JavaSingleton instance;//提供一个实例对象

     public static synchronized JavaSingleton getInstance(){//对外提供可获取唯一实例化对象的方法
        if(instance == null)
            instance = new JavaSingleton(); //延迟实例化
        return instance;
    }
}

Kotlin方式

class KotlinSingleton private constructor() {
    private var instance : KotlinSingleton? = null

    @Synchronized //用注解就okk了。
    fun getInstance(): KotlinSingleton? {
        if(instance == null)
            instance = KotlinSingleton()
        return instance
    }
}

简单！粗暴！
太粗暴了！Synchronized 是一把重型锁，对性能影响相当的大，像单例这样在软件中可能多次获取，那性能将会大大地降低！所以，这种方式不建议使用。

饿汉式

为了解决多线程的问题，又不想降低性能，“饿汉式”就来了。饿汉式名字精髓在于“饿”，迫切的想吃东西，在代码中表示，迫切的想有一个单例对象！即在初始化的时候，就把单例创建好，之后要用就直接return，但是不用就浪费了。这也是饿汉式的缺点。
Java方式

public class JavaSingleton {

    private JavaSingleton(){}//私有构造方法
    private static JavaSingleton instance = new JavaSingleton();//提供一个实例对象

    public static JavaSingleton getInstance(){//对外提供可获取唯一实例化对象的方法
        return instance;
    }
}

Kotlin方式

object KotlinSingleton {
    //null
}

// 在Kotlin 中调用
KotlinSingleton.xx()
// 在Java 中调用
KotlinSingleton.INSTANCE.xx()

酥糊！Kotlin！有牌面！

双重检查锁

前面讲的三种方式都有不同程度的缺点。而双重检查锁，既保证了延迟加载不浪费资源，又保证了较好的性能，不采用重型锁。但双重检查锁不适用于1.4以及更早版本的java。

Java方式

public class JavaSingleton {

    private JavaSingleton(){}
    //volatile确保了当instance初始化为JavaSingleton实例时，多个线程正确的处理instance变量。
    private volatile static JavaSingleton instance;

   public static JavaSingleton getInstance(){
       if(instance == null){
           synchronized (JavaSingleton.class){//只有第一次才彻底执行锁块代码
               if(instance == null){
                   instance = new JavaSingleton();
               }
           }
       }
       return instance;
   }
}

Kotlin方式1

class KotlinSingleton private constructor() {
    @Volatile  //用注解就okk了
    private var instance : KotlinSingleton? = null

    fun getInstance(): KotlinSingleton? {
        if(instance == null){
            synchronized(KotlinSingleton::class){
                if(instance == null){
                    instance = KotlinSingleton()
                }
            }
        }
        return instance
    }
}

Kotlin方式2

class KotlinSingleton private constructor() {
    companion object {
        val instance by lazy (LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED){
            KotlinSingleton()
        }
    }
}

// 在Kotlin 中调用
KotlinSingleton.instance.xx()
// 在Java 中调用
KotlinSingleton.Companion.getInstance().xx()

“双重检查锁”的没有明显的缺点，如果非要说一个，可能就是太复杂了。kotlin还好，java里面写着相当的复杂。如果程序对性能没有考虑的话，这样写显然就太麻烦了。

关于LazyThreadSafetyMode
延迟属性 Lazy 可选LazyThreadSafetyMode三种模式：

SYNCHRONIZED —— 双重检查锁式，默认使用。
PUBLICATION —— 允许多个线程同时初始化实例，但只采用最先返回的实例。
NONE —— 没有任何的线程安全的保证和开销。

内部类式（店长推荐！！）

不要私信问我店长是谁！
总之这种方式，解决了延迟加载，线程安全的问题，还代码量少！简直美滋滋！但跟之前不同的是，没有声明实例对象。
Java方式

public class JavaSingleton {

    private JavaSingleton(){}

    private static class Holder{
        private static JavaSingleton instance = new JavaSingleton();
    }

    public static JavaSingleton getInstance(){
        return Holder.instance;
    }
}

Kotlin方式

class KotlinSingleton private constructor() {
    companion object {
        fun getInstance() = Holder.instance
    }

    private object Holder{
        val instance = KotlinSingleton()
    }
}

在类加载时，因为没有调用getInstance()所以Holder也不会加载，这样就实现了懒加载。调用getInstance()时，JVM会主动保证类加载的安全性，所以线程也是安全的。kotlin的写法就是java的翻译版本。

民间大神版本

上面几种方式都是比较官方的版本，下面介绍几个民间版本，是真大神还是抖机灵，自行判断。我也去研究研究！

来自知乎@丌冰：
“我觉得这样就好了，什么懒加载，双重什么什么，什么什么的”

fun main(args: Array<String>) {
    Instance.INSTANCE.fun1()
    print(Instance.INSTANCE.fun2())
}
enum class Instance {
    INSTANCE;

    fun fun1(){
    }
    fun fun2():Any?{
        return null
    }
}

作者：丌冰
链接：https://www.zhihu.com/question/52377186/answer/303561470
来源：知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

可见Android官方并不推荐使用枚举，占用内存较多。

来自刘望舒的设计模式（二）单例模式的七种写法：

public class SingletonManager { 
　　private static Map<String, Object> objMap = new HashMap<String,Object>();
　　private Singleton() { 
　　}
　　public static void registerService(String key, Objectinstance) {
　　　　if (!objMap.containsKey(key) ) {
　　　　　　objMap.put(key, instance) ;
　　　　}
　　}
　　public static ObjectgetService(String key) {
　　　　return objMap.get(key) ;
　　}
}

这也是比较少见的单例写法，将多个单例放在进SingletonManager 的静态map中统一管理。我是觉得有点太过于复杂，容易出错。

以上版本仅供参考，要是用了对程序造成了什么不好的影响，别找我。

关于单例的其他问题

关于继承： 不能继承！别想了。
关于单例： 尽量少使用单例。
关于我还没想到的问题： 欢迎加群讨论557247785。

总结

单例方式	优点	缺点
懒汉式	懒加载	线程不安全
同步锁	线程安全	多次获取的性能很低
饿汉式	简单、易写	可能引起资源浪费
双重检查锁	第一次获取才加锁	写法复杂
内部类式	简单、易写	暂无
民间大神式	欢迎留言跟我讨论	或者加qq群：557247785

以下是我“设计模式系列”文章，欢迎大家关注留言投币丢香蕉。
也可以进群跟大神们讨论。qq群：557247785

设计模式入门
 Java与Kotlin的单例模式
 Kotlin的装饰者模式与源码扩展
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题外话

什么是单例模式

为何要学习单例模式

走进单例模式

懒汉式

同步锁

饿汉式

双重检查锁

内部类式（店长推荐！！）

民间大神版本

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