設(shè)計(jì)模式 - 單例模式

前言

如題屹蚊,單例模式:用來創(chuàng)建出一個(gè)獨(dú)一無二的厕氨,只有一個(gè)實(shí)例的對象。

應(yīng)用場景

在線程池(Thread Pool)汹粤,緩存(Cache)命斧,偏好設(shè)置,注冊表嘱兼,日志等這些情況下国葬,都需要單一對象;
Android中芹壕,可能最常見的就是自己定義的 Base Application 了吧胃惜;其他的還有,第三方分享的統(tǒng)一入口哪雕,Event Bus的總線船殉,消息機(jī)制中的 Message Queue;
另外還有一些具體的場景斯嚎,比如在訂外賣的時(shí)候利虫,選擇主食挨厚、配菜、酒水糠惫、餐具疫剃、送貨地址...等等一個(gè)操作流程中,就存在一個(gè)唯一的訂單對象硼讽;
其實(shí)巢价,很多地方都有用,只是平常沒有注意固阁。

單例 VS 全局變量

  • 實(shí)例的唯一性:
    • 全部變量壤躲,可以在任意位置被重新賦值,存在著不可預(yù)料的風(fēng)險(xiǎn)
    • 單例备燃,在 getInstance() 中碉克,無對象則創(chuàng)建,有則跳過并齐,以此來保證唯一性
  • 創(chuàng)建位置不確定:
    • 全局變量漏麦,需要開發(fā)者團(tuán)隊(duì)協(xié)商,按照類別定義在不同的文件中
    • 單例况褪,getInstance() 定義在該類的內(nèi)部撕贞,引用位置明確
  • 初始化時(shí)機(jī)和內(nèi)存占用:
    • 全局變量,聲明時(shí)即初始化测垛,內(nèi)存全部分配
    • 單例捏膨,可以延遲初始化,此時(shí)內(nèi)存占用的很少赐纱,

PS:延遲初始化也是Android啟動(dòng)速度優(yōu)化的一個(gè)點(diǎn)

創(chuàng)建的幾種方式

按照單例的特性脊奋,我們可以總結(jié)一下創(chuàng)建的步驟:
1)需要一個(gè)類熬北,且只能在該類內(nèi)部初始化疙描,這樣就保證了單例對象不會再其他地方被重新賦值,轉(zhuǎn)化成代碼就是讶隐,將構(gòu)造器私有化起胰,像這樣 private Singleton() {...}
2)私有化的構(gòu)造器巫延,無法像 new Singleton() 這樣直接調(diào)用效五,于是乎,就有了 public static Singleton getInstance() {...} 這段代碼炉峰;
3)到這里為止畏妖,創(chuàng)建就完成了,接下來我們需要保證唯一性疼阔,所以就需要一個(gè)靜態(tài)對象來保持引用 private static Singleton uniqueInstance 戒劫;
4)最簡單的單例就完成了半夷,基本代碼如下:

public class Singleton {

    private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return uniqueInstance;
    }    
}

PS:當(dāng)然以上代碼真的是不忍直視(其實(shí)也并不正確),接下來我們一點(diǎn)一點(diǎn)優(yōu)化它迅细。

1巫橄,添加懶加載的懶漢式
public class Singleton {

    private static Singleton uniqueInstance;
    private Singleton() {
    }
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (uniqueInstance == null) {
            uniqueInstance = new Singleton();
        }

        return uniqueInstance;
    } 
}

PS:這段代碼簡單明了,而且使用了懶加載模式茵典,但是卻存在致命的問題湘换。當(dāng)有多個(gè)線程并行調(diào)用 getInstance() 的時(shí)候,就會創(chuàng)建多個(gè)實(shí)例统阿。也就是說在多線程下不能正常工作彩倚。

2,線程安全的懶漢式:添加 synchronized 關(guān)鍵字修飾 getInstance()
public static synchronized Singleton getInstance() {
    if (instance == null) {
        instance = new Singleton();
    }
    return instance;
}

PS:雖然做到了線程安全砂吞,并且解決了多實(shí)例的問題署恍,但是它并不高效。因?yàn)樵谌魏螘r(shí)候只能有一個(gè)線程調(diào)用 getInstance() 方法蜻直。但是同步操作只需要在第一次調(diào)用時(shí)才被需要盯质,即第一次創(chuàng)建單例實(shí)例對象時(shí)。這就引出了雙重檢驗(yàn)鎖概而。

3呼巷,雙重檢驗(yàn)鎖

會有兩次檢查 instance == null,一次是在同步塊外赎瑰,一次是在同步塊內(nèi)王悍。為什么在同步塊內(nèi)還要再檢驗(yàn)一次?因?yàn)榭赡軙卸鄠€(gè)線程一起進(jìn)入同步塊外的 if餐曼,如果在同步塊內(nèi)不進(jìn)行二次檢驗(yàn)的話就會生成多個(gè)實(shí)例了压储。

public static Singleton getSingleton() {
    if (instance == null) {                         // Single Checked
        synchronized (Singleton.class) {
            if (instance == null) {                 // Double Checked
                instance = new Singleton();
            }
        }
    }
    return instance ;
}

PS: 將 instance 變量聲明成 volatile,是可以更好的解決線程安全的問題源譬,關(guān)于這點(diǎn)集惋,暫且不表。

4踩娘,線程安全的單例最簡單實(shí)現(xiàn):餓漢式 static final field
public class Singleton{
    // 類加載時(shí)就初始化
    private static final Singleton instance = new Singleton();
    
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

PS:這種寫法刮刑,簡單而粗暴,但是并不完美养渴,原因有二雷绢。1)不是懶加載;2)無法設(shè)置參數(shù)理卑。

5翘紊,靜態(tài)內(nèi)部類 static nested class
public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {  
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
        return SingletonHolder.INSTANCE; 
    }  
}

PS:這種寫法仍然使用 JVM 本身機(jī)制保證了線程安全問題;由于 SingletonHolder 是私有的藐唠,除了 getInstance() 之外沒有辦法訪問它帆疟,因此它是懶漢式的孵滞;同時(shí)讀取實(shí)例的時(shí)候不會進(jìn)行同步,沒有性能缺陷鸯匹;也不依賴 JDK 版本坊饶。

6,最簡潔的單例:枚舉
public enum EasySingleton{
    INSTANCE;
}

PS:沒有比這更簡單的了~~~

總結(jié)

一般來說殴蓬,單例模式有五種寫法:懶漢式匿级、餓漢、雙重檢驗(yàn)鎖染厅、靜態(tài)內(nèi)部類痘绎、枚舉。個(gè)人會傾向于使用靜態(tài)內(nèi)部類的方式肖粮,相對會萬金油孤页。

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