前言

時(shí)隔一月之久，設(shè)計(jì)模式第三篇終于來了妆绞。（好吧顺呕，主要還是我自己拖沓了枫攀，下次注意）

通過前兩篇文章，相信大家已經(jīng)對(duì)設(shè)計(jì)模式有了大概的了解株茶。那么今天我們就正式進(jìn)入模式的學(xué)習(xí)来涨。首先肯定要先拿軟柿子捏，單例模式——最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)模式启盛。

身為程序員蹦掐，你可能沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過設(shè)計(jì)模式，但是你一定知道單例模式僵闯，因?yàn)樗鄬?duì)簡(jiǎn)單，而且最常被大家所用到。既然大家都用到過蠢络，也都知道為什么我還要單獨(dú)列出一篇文章來寫呢弹砚？
?
因?yàn)榻^大部分開發(fā)者平時(shí)對(duì)單例模式的認(rèn)識(shí)，可能僅僅停留在“會(huì)用”的階段向图。為什么會(huì)有這個(gè)模式泳秀？為什么要用這個(gè)模式？在哪里用單例模式最合適张漂？亂用了會(huì)有什么負(fù)面影響晶默？
?
這些可能大多數(shù)人都一知半解。今天就讓我們大家一起來扒光單例模式的外衣航攒，有深度的認(rèn)識(shí)一下單例模式磺陡。

扒光

通過這篇文章你能學(xué)到什么

（建議你可以帶著問題去學(xué)習(xí)）

1. 單例模式的?定義
2. 單例模式在Android源碼中的應(yīng)用
3. 單例模式的九種寫法以及優(yōu)劣對(duì)比
4. 單例模式的使用場(chǎng)景
5. 單例模式存在的缺點(diǎn)??????

接下來我們就一起進(jìn)入今天的學(xué)習(xí)了

單例模式的定義

在學(xué)單例模式之前，我想大家都會(huì)自己?jiǎn)栕约海?strong>“單例模式存在的意義是什么漠畜？我們?yōu)槭裁匆脝卫Ｊ奖宜俊?/strong>

眾所周知，在古代封建社會(huì)憔狞，一個(gè)國(guó)家都只有一個(gè)國(guó)王或者叫皇帝蝴悉。我們?cè)谶@個(gè)國(guó)家的任何一個(gè)地方，只要提起國(guó)王瘾敢，大家都知道他是誰拍冠。因?yàn)閲?guó)王是唯一的。其實(shí)這個(gè)就是單例模式的核心思想：保證對(duì)象的唯一性簇抵。

?單例模式(Singleton Pattern)：確保某一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例庆杜，而且自行實(shí)例化并向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例，這個(gè)類稱為單例類碟摆，它提供全局訪問的方法晃财。 單例模式是一種對(duì)象創(chuàng)建型模式。

??從其定義我們可以看出來單例模式存在三個(gè)要點(diǎn)：

1典蜕、實(shí)例唯一性
2断盛、自行創(chuàng)建
3罗洗、全局訪問

????如何設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)秀的單例模式?其實(shí)也是圍繞著這三點(diǎn)來的。
?
說了這么多了钢猛，還不知道單例模式到底啥樣呢伙菜？接下來我們一起來著手設(shè)計(jì)這個(gè)“國(guó)王”的單例類。我們先看一下單例模式的類圖：

單例模式類圖

單例模式的類圖看起來很簡(jiǎn)單厢洞，一個(gè)私有的當(dāng)前類型的成員變量仇让，一個(gè)私有的構(gòu)造方法，一個(gè) getInstance 方法躺翻，創(chuàng)建對(duì)象不再通過new 而通過 getInstance 讓該類自行創(chuàng)建丧叽。相信我們大多數(shù)人使用的單例模式都是這種，因?yàn)樘?jiǎn)單了公你。但是單例模式的寫法可不止這一種踊淳。接下來我們一起來看一下單例模式的九種寫法。

單例模式的九種寫法

一陕靠、餓漢式（靜態(tài)常量）

 /**
 * 餓漢式（靜態(tài)常量）
 */
class King {
    private static final King kingInstance = new King();

    static King getInstance() {
        return kingInstance;
    }

    private King() {
    }
} 

• 優(yōu)點(diǎn)：這種寫法比較簡(jiǎn)單迂尝，就是在類裝載的時(shí)候就完成實(shí)例化。避免了線程同步問題剪芥。
• 缺點(diǎn)：在類裝載的時(shí)候就完成實(shí)例化垄开，沒有達(dá)到Lazy Loading的效果。如果從始至終從未使用過這個(gè)實(shí)例税肪，則會(huì)造成內(nèi)存的浪費(fèi)溉躲。

二、餓漢式（靜態(tài)代碼塊）

/**
 * 餓漢式（靜態(tài)代碼塊）
 */
class King {
    private static King kingInstance;

    static {
        kingInstance = new King();
    }

    private King() {
    }

    public static King getKingInstance() {
        return kingInstance;
    }
} 

• 優(yōu)點(diǎn)：這種寫法比較簡(jiǎn)單益兄，就是在類裝載的時(shí)候就完成實(shí)例化锻梳。避免了線程同步問題。
• 缺點(diǎn)：在類裝載的時(shí)候就完成實(shí)例化净捅，沒有達(dá)到Lazy Loading的效果疑枯。如果從始至終從未使用過這個(gè)實(shí)例，則會(huì)造成內(nèi)存的浪費(fèi)蛔六。

三荆永、懶漢式（線程不安全）

/**
 * 懶漢式（線程不安全）
 */
public class King {
    private static King kingInstance;

    private King() {
    }

    public static King getKingInstance() {
        if (kingInstance == null) {
            kingInstance = new King();
        }
        return kingInstance;
    }
}

• 優(yōu)點(diǎn)：懶加載，只有使用的時(shí)候才會(huì)加載国章。
• 缺點(diǎn)：但是只能在單線程下使用屁魏。如果在多線程下，一個(gè)線程進(jìn)入了if (singleton == null)判斷語句塊捉腥，還未來得及往下執(zhí)行，另一個(gè)線程也通過了這個(gè)判斷語句你画，這時(shí)便會(huì)產(chǎn)生多個(gè)實(shí)例抵碟。所以在多線程環(huán)境下不可使用這種方式桃漾。

四、懶漢式（線程安全）

/**
 * 懶漢式（線程安全拟逮，同步方法）
 */
public class King {
    private static King kingInstance;

    private King() {
    }

    public static synchronized King getKingInstance() {
        if (kingInstance == null) {
            kingInstance = new King();
        }
        return kingInstance;
    }
}

• 優(yōu)點(diǎn)：懶加載撬统，只有使用的時(shí)候才會(huì)加載，獲取單例方法加了同步鎖敦迄，保障線程安全恋追。
• 缺點(diǎn)：效率太低了，每個(gè)線程在想獲得類的實(shí)例時(shí)候罚屋，執(zhí)行g(shù)etInstance()方法都要進(jìn)行同步苦囱。

五、懶漢式（線程安全脾猛，同步代碼塊）

/**
 * 懶漢式（線程安全撕彤，同步代碼塊）
 */
public class King {
    private static King kingInstance;

    private King() {
    }

    public static King getKingInstance() {
        if (kingInstance == null) {
            synchronized (King.class) {
                kingInstance = new King();
            }
        }
        return kingInstance;
    }
}

• 優(yōu)點(diǎn)：改進(jìn)了第四種效率低的問題。
• 缺點(diǎn)：不能完全保證單例猛拴，假如一個(gè)線程進(jìn)入了if (singleton == null)判斷語句塊羹铅，還未來得及往下執(zhí)行，另一個(gè)線程也通過了這個(gè)判斷語句愉昆，這時(shí)便會(huì)產(chǎn)生多個(gè)實(shí)例职员。

六、雙重檢查（DCL）

/**
 * 雙重檢查（DCL）
 */
public class King {

    private static volatile King kingInstance;

    private King() {
    }

    public static King getKingInstance() {
        if (kingInstance == null) {
            synchronized (King.class) {
                if (kingInstance == null){
                    kingInstance = new King();
                }
            }
        }
        return kingInstance;
    }
}

• 優(yōu)點(diǎn)：線程安全跛溉；延遲加載焊切；效率較高。
• 缺點(diǎn)：JDK < 1.5 的時(shí)候不可用
• 不可用原因：由于volatile關(guān)鍵字會(huì)屏蔽Java虛擬機(jī)所做的一些代碼優(yōu)化倒谷，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行效率降低蛛蒙，而JDK 1.5 以及之后的版本都修復(fù)了這個(gè)問題。（面試裝逼用渤愁，謹(jǐn)記ＧＫ睢！６陡瘛）

就是為了裝逼

七诺苹、靜態(tài)內(nèi)部類

/**
 * 靜態(tài)內(nèi)部類
 */
public class King {

    private King() {
    }

    private static class KingInstance{
        private static final King KINGINSTANCE = new King();
    }

    public static King getInstance(){
        return KingInstance.KINGINSTANCE;
    }
}

• 優(yōu)點(diǎn)：避免了線程不安全，延遲加載雹拄，效率高收奔。
• 缺點(diǎn)：暫無，最推薦使用滓玖。
• 特點(diǎn)：這種方式跟餓漢式方式采用的機(jī)制類似坪哄，但又有不同。
• 兩者都是采用了類裝載的機(jī)制來保證初始化實(shí)例時(shí)只有一個(gè)線程。不同的地方在餓漢式方式是只要Singleton類被裝載就會(huì)實(shí)例化翩肌，沒有Lazy-Loading的作用模暗，而靜態(tài)內(nèi)部類方式在Singleton類被裝載時(shí)并不會(huì)立即實(shí)例化，而是在需要實(shí)例化時(shí)念祭，調(diào)用getInstance方法兑宇，才會(huì)裝載SingletonInstance類，從而完成Singleton的實(shí)例化粱坤。 類的靜態(tài)屬性只會(huì)在第一次加載類的時(shí)候初始化隶糕，所以在這里，JVM幫助我們保證了線程的安全性站玄，在類進(jìn)行初始化時(shí)枚驻，別的線程是無法進(jìn)入的。

八蜒什、枚舉

/**
 * 枚舉
 */
public enum  King {
    KINGINSTANCE;
}

• 優(yōu)點(diǎn)：不僅能避免多線程同步問題测秸，而且還能防止反序列化重新創(chuàng)建新的對(duì)象。
• 缺點(diǎn)：JDK 1.5之后才能使用灾常。

九霎冯、容器類管理

/**
 * 使用容器實(shí)現(xiàn)單例模式（可以用于管理單例，有興趣的可以嘗試一下）
 * */
class InstanceManager {
    private static Map<String, Object> objectMap = new HashMap<>();
    private InstanceManager(){}
    public static void registerService(String key,Object instance){
        if (!objectMap.containsKey(key)){
            objectMap.put(key,instance);
        }
    }
    public static Object getService(String key){
        return objectMap.get(key);
    }
}

/**
* 使用方式
* Dog類就不貼出來了 
* 自己隨便寫個(gè)就行
* 可以運(yùn)行一下看看 打印的地址是否一致
*/
class Test {
    public static void main(String[] args) {

        InstanceManager .registerService("dog", new Dog());

        Dog dog = (Dog) InstanceManager .getService("dog");
        Dog dog2 = (Dog) InstanceManager .getService("dog");
        Dog dog3 = (Dog) InstanceManager .getService("dog");
        Dog dog4 = (Dog) InstanceManager .getService("dog");

        System.out.println(dog);
        System.out.println(dog2);
        System.out.println(dog3);
        System.out.println(dog4);
    }
}

• 優(yōu)點(diǎn)：在程序的初始钞瀑，將多種單例類型注入到一個(gè)統(tǒng)一的管理類中沈撞，在使用時(shí)根據(jù)key獲取對(duì)象對(duì)應(yīng)類型的對(duì)象。這種方式使得我們可以管理多種類型的單例雕什，并且在使用時(shí)可以通過統(tǒng)一的接口進(jìn)行獲取操作缠俺， 降低了用戶的使用成本，也對(duì)用戶隱藏了具體實(shí)現(xiàn)贷岸，降低了耦合度壹士。
• 缺點(diǎn)：不常用，有些麻煩

九種寫法的優(yōu)劣對(duì)比

①：不可用原因：由于volatile關(guān)鍵字會(huì)屏蔽Java虛擬機(jī)所做的一些代碼優(yōu)化骂维，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行效率降低，而JDK 1.5 以及之后的版本都修復(fù)了這個(gè)問題贺纲。（面試裝逼用，謹(jǐn)記Ｍ什狻：锾堋！）

②：這種方式跟餓漢式方式采用的機(jī)制類似侮措，但又有不同懈叹。兩者都是采用了類裝載的機(jī)制來保證初始化實(shí)例時(shí)只有一個(gè)線程。不同的地方在餓漢式方式是只要Singleton類被裝載就會(huì)實(shí)例化分扎，沒有Lazy-Loading的作用澄成， 而靜態(tài)內(nèi)部類方式在Singleton類被裝載時(shí)并不會(huì)立即實(shí)例化，而是在需要實(shí)例化時(shí)畏吓，調(diào)用getInstance方法墨状，才會(huì)裝載SingletonInstance類，從而完成Singleton的實(shí)例化菲饼。 類的靜態(tài)屬性只會(huì)在第一次加載類的時(shí)候初始化肾砂，所以在這里，JVM幫助我們保證了線程的安全性宏悦，在類進(jìn)行初始化時(shí)镐确，別的線程是無法進(jìn)入的。

單例模式在Android源碼中的應(yīng)用

在我們每天接觸的Android源碼中其實(shí)也有很多地方用到了單例模式：

1饼煞、EventBus中獲取實(shí)例：

private static volatile EventBus defaultInstance;
public static EventBus getDefault() {
    if (defaultInstance == null) {
        synchronized (EventBus.class) {
            if (defaultInstance == null) {
                defaultInstance = new EventBus();
            }
        }
    }
    return defaultInstance;
}

可以看到源葫，EventBus采用的是雙重檢查（DCL）的方式實(shí)現(xiàn)的單例模式。

2砖瞧、InputMethodManager獲取實(shí)例

static InputMethodManager sInstance;
public static InputMethodManager getInstance() {
    synchronized (InputMethodManager.class) {
        if (sInstance == null) {
            IBinder b = ServiceManager.getService(Context.INPUT_METHOD_SERVICE);
            IInputMethodManager service = IInputMethodManager.Stub.asInterface(b);
            sInstance = new InputMethodManager(service, Looper.getMainLooper());
        }
        return sInstance;
    }
}

我們看到息堂，其實(shí)這里是懶漢式（同步代碼塊）方式的改寫，去掉了外部判斷為空芭届，放到了里面储矩。然后通過ServiceManger.getService()方法，通過容器的方式獲取了單例褂乍。

在Android很多系統(tǒng)服務(wù)都是通過容器獲取的單例持隧。

單例模式在日常開發(fā)中的應(yīng)用場(chǎng)景

日常開發(fā)中我們也有些場(chǎng)景是需要用到單例模式的，例如：

1逃片、圖片加載
2屡拨、網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求
3只酥、工具類封裝

案例有很多，相信大家也都有用到呀狼，我就不列舉了裂允。這里我們?nèi)绾魏侠淼脑陧?xiàng)目中使用單例模式。

合理的辨析一個(gè)設(shè)計(jì)是否應(yīng)該為單例模式前哥艇，大家先問問自己幾個(gè)問題绝编，也是檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：

Quote from 《 Use your singletons wisely 》

Will every application use this class exactly the same way? (keyword: exactly)
Will every application ever need only one instance of this class? (keyword: ever & one)
Should the clients of this class be unaware of the application they are part of?

每一個(gè)應(yīng)用（組件/模塊）是否以完全一致的方式來使用這個(gè)類？
每一個(gè)應(yīng)用（組件/模塊）是否真的只需要這個(gè)類的一個(gè)實(shí)例呢貌踏？
對(duì)于這個(gè)類的客戶端類來說十饥，對(duì)他們自己是應(yīng)用中的一部分這件事是否應(yīng)該保持毫無察覺的狀態(tài)呢？

以上3條就是檢驗(yàn)一個(gè)類是否應(yīng)該被設(shè)計(jì)為單例模式的判斷準(zhǔn)則祖乳，

如果我們對(duì)于以上這3條均給出了“是的”的答案逗堵，那么這個(gè)類就是可以被設(shè)計(jì)為單例模式了。反之還是不要用的好眷昆。

單例模式的優(yōu)點(diǎn)

單例模式的優(yōu)點(diǎn)其實(shí)已經(jīng)在定義中提現(xiàn)了：可以減少系統(tǒng)內(nèi)存開支蜒秤，減少系統(tǒng)性能開銷，避免對(duì)資源的多重占用亚斋、同時(shí)操作作媚。

單例模式的缺點(diǎn)

任何事物都不是完美的，單例模式也是如此伞访，它也存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：

1掂骏、違反了單一責(zé)任鏈原則，測(cè)試?yán)щy

單例類的職責(zé)過重厚掷，在一定程度上違背了“單一職責(zé)原則”弟灼。因?yàn)閱卫惣瘸洚?dāng)了工廠角色，提供了工廠方法冒黑，同時(shí)又充當(dāng)了產(chǎn)品角色田绑，包含一些業(yè)務(wù)方法，將產(chǎn)品的創(chuàng)建和產(chǎn)品的本身的功能融合到一起抡爹。

2掩驱、擴(kuò)展困難

由于單例模式中沒有抽象層，因此單例類的擴(kuò)展有很大的困難冬竟。修改功能必須修改源碼欧穴。

3、共享資源有可能不一致泵殴。

現(xiàn)在很多面向?qū)ο笳Z言(如Java涮帘、C#)的運(yùn)行環(huán)境都提供了自動(dòng)垃圾回收的技術(shù)，因此笑诅，如果實(shí)例化的共享對(duì)象長(zhǎng)時(shí)間不被利用调缨，系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為它是垃圾疮鲫，會(huì)自動(dòng)銷毀并回收資源，下次利用時(shí)又將重新實(shí)例化弦叶，這將導(dǎo)致共享的單例對(duì)象狀態(tài)的丟失俊犯。

總結(jié)

今天我們通過文章學(xué)習(xí)了第一個(gè)設(shè)計(jì)模式，了解了他的設(shè)計(jì)理念伤哺，學(xué)會(huì)了他的九種寫法燕侠，也認(rèn)識(shí)了他的優(yōu)缺點(diǎn)。相信大家已經(jīng)對(duì)單例模式有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)立莉。（反正我寫完文章才認(rèn)識(shí)到自己原來根本不了解單例模式）

最后還是要給大家說一句話：模式是死的贬循，代碼是活的。不要硬套模式桃序。代碼會(huì)告訴你怎么做，你聽就是了烂瘫。（也是借鑒前輩們的經(jīng)驗(yàn)）

設(shè)計(jì)模式目錄

設(shè)計(jì)模式（一）—— 認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)模式
設(shè)計(jì)模式（二）—— 技術(shù)直男正確“面向?qū)ο蟆钡牧笤瓌t
設(shè)計(jì)模式（三）—— 單例模式
設(shè)計(jì)模式（四）—— 原型模式
設(shè)計(jì)模式（五）—— 簡(jiǎn)單工廠模式

參考資料

《設(shè)計(jì)模式——可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)》
《Head First設(shè)計(jì)模式》
《大話設(shè)計(jì)模式》
《設(shè)計(jì)模式之禪》
《Android 源碼設(shè)計(jì)模式解析與實(shí)戰(zhàn)》

單例模式媒熊，這一篇差不多了 -- Singleton is an angel but an evil！
單例模式的八種寫法比較
潛談單例模式

劉偉