最近在寫項(xiàng)目的同時(shí)也用到了單例模式工窍，kotlin的單例還不是很會寫拾弃，現(xiàn)在就總結(jié)下java寫法對應(yīng)的kotlin是如何寫的帜讲。

餓漢式
懶漢式
線程安全的懶漢式
雙重校驗(yàn)鎖式
靜態(tài)內(nèi)部類式

單例模式的基本思想就是在程序運(yùn)行過程中不會重復(fù)創(chuàng)建要使用的對象霍骄，有且只創(chuàng)建一次群嗤。這就需要用到kotlin中的object和companion object(伴生對象)，因?yàn)樗麄兛梢猿洚?dāng)java下的static氏淑。

餓漢式實(shí)現(xiàn)

java

public class Singleton{
    private static Singleton instance = new Singleton();
    
    private Singleton(){}
    
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

kotlin

object Singleton

可以看到kotlin的餓漢單例實(shí)現(xiàn)只有一行代碼勃蜘。用到了object關(guān)鍵字，object關(guān)鍵字定義一個(gè)類并同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例(就是一個(gè)對象)夸政。它其中的一種使用場景就是對象聲明定義單例元旬。

與類一樣榴徐，一個(gè)對象聲明也可以包含屬性守问、方法、初始化語句塊等的聲明坑资。唯一不允許的就是構(gòu)造方法(包括主構(gòu)造方法和從構(gòu)造方法)耗帕。與普通類的實(shí)例不同，對象聲明在定義的時(shí)候就立即創(chuàng)建了袱贮，不需要在代碼的其他地方調(diào)用構(gòu)造方法仿便。為對象聲明定義一個(gè)構(gòu)造方法是沒有意義的。

與變量一樣攒巍，對象聲明允許使用對象名.字符的方法來調(diào)用方法和訪問屬性嗽仪。

下面是kotlin餓漢式編譯成java代碼后的代碼，幫助我們理解柒莉。

public final class Singleton {
   public static final Singleton INSTANCE;

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

可以看到編譯后的Java代碼闻坚，直接將初始化對象的代碼放在了靜態(tài)代碼塊中。

餓漢式實(shí)現(xiàn)

java

public class Singleton{
    private static Singleton instance;
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

kotlin

class Singleton private constructor(){
    companion object{
        private var instance:Singleton? = null
            get(){
                if(field == null){
                    field = Singleton()
                }
                return field
            }
        fun get():Singleton{
            return instance!!//!!表示當(dāng)前對象不為空的情況下執(zhí)行
        }
    }
}

這里使用了伴生對象兢孝，在其內(nèi)部創(chuàng)建對象并調(diào)用get()方法返回窿凤。

看看kotlin代碼編譯成java代碼的樣子：

public final class Singleton {
   private static Singleton instance;
   public static final Singleton.Companion Companion = new Singleton.Companion((DefaultConstructorMarker)null);

   private Singleton() {
   }

   // $FF: synthetic method
   public Singleton(DefaultConstructorMarker $constructor_marker) {
      this();
   }

   public static final class Companion {
    //創(chuàng)建單例對象
      private final Singleton getInstance() {
         if (Singleton.instance == null) {
            Singleton.instance = new Singleton((DefaultConstructorMarker)null);
         }

         return Singleton.instance;
      }

      private final void setInstance(Singleton var1) {
         Singleton.instance = var1;
      }

      @NotNull
      public final Singleton get() {
         Singleton var10000 = ((Singleton.Companion)this).getInstance();
         if (var10000 == null) {
            Intrinsics.throwNpe();
         }

         return var10000;
      }

      private Companion() {
      }

      // $FF: synthetic method
      public Companion(DefaultConstructorMarker $constructor_marker) {
         this();
      }
   }
}

線程安全的懶漢式實(shí)現(xiàn)

java

public class Singleton{
    private static Singleton instance;
    private Singleton(){}
    public static synchronized Singleton getInstance(){//使用同步鎖
        if(instance == null){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

kotlin

class Singleton private constructor(){
    companion object{
        private var instance: Singleton? = null
            get(){
                if(field == null){
                    field = Singleton()
                }
                return field
            }
        @Synchronized
        fun get(): Singleton{
            return instance!!
        }
    }
}

在kotlin中如果需要將方法聲明為同步，需要添加 @Synchronized注解跨蟹。

康康編譯為java代碼的樣子：

public final class Singleton {
   private static Singleton instance;
   public static final Singleton.Companion Companion = new Singleton.Companion((DefaultConstructorMarker)null);

   private Singleton() {
   }

   // $FF: synthetic method
   public Singleton(DefaultConstructorMarker $constructor_marker) {
      this();
   }

   public static final class Companion {
      private final Singleton getInstance() {
         if (Singleton.instance == null) {
            Singleton.instance = new Singleton((DefaultConstructorMarker)null);
         }

         return Singleton.instance;
      }

      private final void setInstance(Singleton var1) {
         Singleton.instance = var1;
      }
    
    //get()方法 使用了同步鎖
      @NotNull
      public final synchronized Singleton get() {
         Singleton var10000 = ((Singleton.Companion)this).getInstance();
         if (var10000 == null) {
            Intrinsics.throwNpe();
         }

         return var10000;
      }

      private Companion() {
      }

      // $FF: synthetic method
      public Companion(DefaultConstructorMarker $constructor_marker) {
         this();
      }
   }
}

雙重校驗(yàn)鎖式實(shí)現(xiàn)

java

public class Singleton{
    private volatile static Singleton instance;
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance == null){
            synchronized(Singleton.class){
                if(instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

雙重鎖模式應(yīng)該是日常開發(fā)中比較常用的一種形式了雳殊，現(xiàn)在復(fù)習(xí)下其中的知識點(diǎn)。

第一次判斷singleton是否為null

第一次判斷是在synchronized同步代碼塊外進(jìn)行判斷窗轩，由于單例模式只會創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例夯秃，并通過getInstance方法返回singleton對象，所以第一次判斷是為了在singleton對象已經(jīng)創(chuàng)建的情況下，避免進(jìn)入同步代碼塊仓洼，提升效率箫措。

第二次判斷singleton是否為null

第二次是為了避免以下情況的發(fā)生。

(1)假設(shè)：線程A已經(jīng)經(jīng)過第一次判斷衬潦，判斷singleton=null,準(zhǔn)備進(jìn)入同步代碼塊斤蔓。

(2)此時(shí)，線程B獲得時(shí)間片镀岛，由于線程A并沒有創(chuàng)建實(shí)例弦牡，所以判斷singleton仍為null,所以線程B創(chuàng)建了實(shí)例singleton。

(3)此時(shí)漂羊，線程A再次獲得時(shí)間片驾锰，由于剛經(jīng)過第一次判斷singleton為null(不會重復(fù)判斷)，進(jìn)入同步代碼快走越，這個(gè)時(shí)候如果不加入第二次判斷的話椭豫，線程A又會創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例singleton,就不滿足單例模式的需求，所以第二次判斷是很有必要的旨指。

加volatile關(guān)鍵字的原因

第一赏酥，volatile可以保證可見性和原子性，同時(shí)保證JVM對指令不會進(jìn)行重排列谆构。

第二裸扶，對象的創(chuàng)建不是一步完成的，是一個(gè)符合操作搬素，需要三個(gè)指令呵晨。

singleton = new Singleton() 為例子

指令1：獲取singleton對象的內(nèi)存地址

指令2：初始化singleton對象

指令3：將這塊內(nèi)存地址指向引用變量singleton

由于volatile禁止JVM對指令進(jìn)行重排序，所以創(chuàng)建對象的過程仍然或按照指令1-2-3有序的執(zhí)行熬尺。

若沒有volatile關(guān)鍵字摸屠，在多線程的情況下，假設(shè)線程A正常創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例粱哼，那么指定執(zhí)行的順序可能2-1-3季二，當(dāng)執(zhí)行到指令1的時(shí)候，線程B執(zhí)行g(shù)etInstance方法皂吮，獲取到的戒傻，可能是對象的一部分，或者是不正確的對象蜂筹，程序可能就會報(bào)異常信息需纳。

kotlin

class SingletonDemo private constructor() {
    companion object {
        val instance: SingletonDemo by lazy(mode = LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED) {
        SingletonDemo() }
    }
}

看到這種寫法，哇艺挪，真的比java少了很多代碼不翩，但是越簡單的代碼就會包含越多的信息點(diǎn)兵扬，我們需要理解為什么要這樣做。這里用到了by lazy(),kotlin的委托屬性的延遲屬性口蝠。

延遲屬性：其值只在首次訪問時(shí)計(jì)算器钟。委托屬性具體可參考官方文檔。

lazy函數(shù)返回一個(gè)對象妙蔗，該對象具有一個(gè)名為getValue且簽名正確的方法傲霸，因此可以把它與by關(guān)鍵字一起使用來創(chuàng)建一個(gè)委托屬性。默認(rèn)情況下眉反，lazy函數(shù)是線程安全的昙啄，如果需要可以設(shè)置其它選項(xiàng)來高速它要使用哪個(gè)鎖，或者完全避開同步寸五，如果該類永遠(yuǎn)不會在多線程環(huán)境中使用梳凛。

下面來看看源碼加深理解：

public actual fun <T> lazy(mode: LazyThreadSafetyMode, initializer: () -> T): Lazy<T> =
    //三種模式
    when (mode) {
        LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED -> SynchronizedLazyImpl(initializer)
        LazyThreadSafetyMode.PUBLICATION -> SafePublicationLazyImpl(initializer)
        LazyThreadSafetyMode.NONE -> UnsafeLazyImpl(initializer)
    }
    ...
}

進(jìn)入了SynchronizedLazyImpl():

internal object UNINITIALIZED_VALUE

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

    override val value: T
        get() {
            //判斷是否已經(jīng)初始化過，如果初始化過直接返回梳杏，不在調(diào)用高級函數(shù)內(nèi)部邏輯
            val _v1 = _value
            if (_v1 !== UNINITIALIZED_VALUE) {
                @Suppress("UNCHECKED_CAST")
                return _v1 as T
            }

            return synchronized(lock) {
                val _v2 = _value
                if (_v2 !== UNINITIALIZED_VALUE) {
                    @Suppress("UNCHECKED_CAST") (_v2 as T)
                } else {
                    val typedValue = initializer!!()//調(diào)用高級函數(shù)獲取其返回值
                    _value = typedValue//將返回值賦值給_value,用于下次判斷時(shí)韧拒，直接返回高級函數(shù)的返回值
                    initializer = null
                    typedValue
                }
            }
        }
    //省略部分代碼
}

靜態(tài)內(nèi)部類式實(shí)現(xiàn)

java

public class Singleton{
    private static class SingletonHolder{
        private static Singleton instance = new Singleton();
    }
    
    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonHolder.instance;
    }
}

kotlin

class Singleton private constructor(){
    companion object{
        val instance = SingletonHolder.holder
    }
    
    private object SingletonHolder{
        val holder = Singleton()
    }
}

注意

對象聲明(object)不是一個(gè)表達(dá)式，不能用在賦值語句的右邊十性。

對象聲明的初始化是線程安全的并且在首次訪問時(shí)進(jìn)行叛溢。

對象聲明不能在局部作用域(即不能直接嵌套在函數(shù)內(nèi)部)，但是他們可以嵌套到其他對象聲明或非內(nèi)部類中烁试。

Kotlin——單例模式

Kotlin——單例模式

餓漢式實(shí)現(xiàn)

餓漢式實(shí)現(xiàn)

線程安全的懶漢式實(shí)現(xiàn)

雙重校驗(yàn)鎖式實(shí)現(xiàn)

靜態(tài)內(nèi)部類式實(shí)現(xiàn)

注意