單例模式

單例模式定義

確保某一個類只有一個實例，而且自行實例化并向整個系統(tǒng)提供這個實例，這個類稱為單例類叫榕，它提供全局訪問的方法。

單例模式是“創(chuàng)建型”設(shè)計模式之一姊舵。

單例模式的使用場景

確保某個類有且只有一個對象的場景晰绎，避免產(chǎn)生多個對象消耗過多的資源，或者某種類型的對
象只應(yīng)該有且只有一個括丁。例如荞下，創(chuàng)建一個對象需要消耗的資源過多，如要訪問I0和數(shù)據(jù)庫等資源史飞，這時就要考慮使用單例模式尖昏。

單例模式UML類圖

單例模式UML.png

角色介紹:

Client高層客戶端;
Singleton單例類。

實現(xiàn)單例模式主要有如下幾個關(guān)鍵點:

構(gòu)造函數(shù)不對外開放祸憋，一般為Private;
通過一個靜態(tài)方法或者枚舉返回單例類對象;
確保單例類的對象有且只有一個会宪，尤其是在多線程環(huán)境下;
確保單例類對象在反序列化時不會重新構(gòu)建對象。

通過將單例類的構(gòu)造函數(shù)私有化蚯窥，使得客戶端代碼不能通過new的形式手動構(gòu)造單例類的對象掸鹅。單例類會暴露一個公有靜態(tài)方法，客戶端需要調(diào)用這個靜態(tài)方法獲取到單例類的唯一對象,在獲取這個單例對象的過程中需要確保線程安全,即在多線程環(huán)境下構(gòu)造單例類的對象也是有且只有一個拦赠，這也是單例模式實現(xiàn)中比較困難的地方巍沙。

單例類的實現(xiàn)

1. 餓漢模式

餓漢模式 - java版本

public class SimpleSingleton {
    private static SimpleSingleton mInstance = new SimpleSingleton();

    private SimpleSingleton() {
    }

    public static SimpleSingleton getInstance() {
        return mInstance;
    }
}

餓漢模式 - kotlin版本

object SimpleSingleton {
    fun dosomething() {
        println("dosomething")
    }
}

餓漢式優(yōu)缺點

優(yōu)點：

在類加載的時候創(chuàng)建一次實例，不會存在多個線程創(chuàng)建多個實例的情況荷鼠，避免了多線程同步的問題句携。

缺點：

如果構(gòu)造方法中存在過多的處理，會導(dǎo)致加載這個類時比較慢允乐，可能引起性能問題矮嫉。
如果使用餓漢式的話，只進行了類的裝載牍疏，并沒有實質(zhì)的調(diào)用蠢笋，會造成資源的浪費。

適用場景：

這種實現(xiàn)方式適合單例占用內(nèi)存比較小鳞陨，在初始化時就會被用到的情況昨寞。但是，如果單例占用的內(nèi)存比較大，或單例只是在某個特定場景下才會用到援岩，使用餓漢模式就不合適了歼狼，這時候就需要用到懶漢模式進行延遲加載。

2. 懶漢模式

懶漢模式 - java版本

public class LazySingleton {
    private static LazySingleton mInstance = null;

    private LazySingleton() {
    }

    public static LazySingleton getInstance() {
        if (null == mInstance) {
            mInstance = new LazySingleton();
        }
        return mInstance;
    }
}

懶漢模式 - kotlin版本

class LazySingleton {
    companion object {
        val mInstance: LazySingleton by lazy { LazySingleton() }
    }
}

說明：

顯式聲明構(gòu)造方法為private
companion object用來在class內(nèi)部聲明一個對象
LazySingleton的實例instance 通過lazy來實現(xiàn)懶漢式加載
lazy默認情況下是線程安全的享怀，這就可以避免多個線程同時訪問生成多個實例的問題

懶漢式優(yōu)缺點

優(yōu)點：

懶漢模式中單例是在需要的時候才去創(chuàng)建的羽峰，如果單例已經(jīng)創(chuàng)建，再次調(diào)用獲取接口將不會重新創(chuàng)建新的對象凹蜈，而是直接返回之前創(chuàng)建的對象限寞。

缺點：

java版本的懶漢模式并沒有考慮線程安全問題，在多個線程可能會并發(fā)調(diào)用它的getInstance()方法仰坦，導(dǎo)致創(chuàng)建多個實例履植，因此需要加鎖解決線程同步問題(getInstance()方法上加上synchronized字段)。

適用場景：

如果某個單例使用的次數(shù)少悄晃，并且創(chuàng)建單例消耗的資源較多玫霎，那么就需要實現(xiàn)單例的按需創(chuàng)建，這個時候使用懶漢模式就是一個不錯的選擇妈橄。

3. 雙重校驗鎖

雙重校驗鎖版本

public class DoubleCheckSingleton {
    private static volatile DoubleCheckSingleton mInstance = null;

    private DoubleCheckSingleton() {
    }

    public static DoubleCheckSingleton getInstance() {
        if (mInstance == null) {
            synchronized (DoubleCheckSingleton.class) {
                if (mInstance == null) {
                    // Double checked
                    mInstance = new DoubleCheckSingleton();
                }
            }
        }
        return mInstance;
    }
}

雙重校驗鎖解決了“懶漢式”單例模式的線程安全問題庶近。
增加了 volatile 關(guān)鍵字，禁止指令重排序優(yōu)化眷蚓。

4. 靜態(tài)內(nèi)部類

靜態(tài)內(nèi)部類版本

public class StaticInnerSingleton {
    private static class SingletonHolder {
        static StaticInnerSingleton mInstance = new StaticInnerSingleton();
    }

    private StaticInnerSingleton() {
    }

    public static StaticInnerSingleton getInstance() {
        return SingletonHolder.mInstance;
    }
}

這種方式同樣利用了類加載機制來保證只創(chuàng)建一個instance實例鼻种。它與餓漢模式一樣，也是利用了類加載機制沙热，因此不存在多線程并發(fā)的問題叉钥。
不一樣的是，它是在內(nèi)部類里面去創(chuàng)建對象實例篙贸。
這樣的話投队，只要應(yīng)用中不使用內(nèi)部類，JVM就不會去加載這個單例類爵川，也就不會創(chuàng)建單例對象敷鸦，從而實現(xiàn)懶漢式的延遲加載。也就是說這種方式可以同時保證延遲加載和線程安全寝贡。

5. 枚舉單例

public class EnumSingleton {
    private EnumSingleton() {
    }

    public static EnumSingleton getInstance() {
        return Singleton.INSTANCE.getInstance();
    }

    private enum Singleton {
        INSTANCE;
        private EnumSingleton singleton;

        //JVM會保證此方法絕對只調(diào)用一次
        private Singleton() {
            singleton = new EnumSingleton();
        }

        public EnumSingleton getInstance() {
            return singleton;
        }
    }
}

在枚舉中我們明確了構(gòu)造方法限制為私有扒披，在我們訪問枚舉實例時會執(zhí)行構(gòu)造方法。
同時每個枚舉實例都是static final類型的圃泡，也就表明只能被實例化一次谎碍。在調(diào)用構(gòu)造方法時（Singleton.INSTANCE），我們的單例被實例化洞焙。
也就是說，因為enum中的實例被保證只會被實例化一次，所以我們的INSTANCE也被保證實例化一次澡匪。

總結(jié)：

上面提到的五種種實現(xiàn)單例的方式都有共同的缺點：

需要額外的工作來實現(xiàn)序列化熔任，否則每次反序列化一個序列化的對象時都會創(chuàng)建一個新的實例。
可以使用反射強行調(diào)用私有構(gòu)造器（如果要避免這種情況唁情，可以修改構(gòu)造器疑苔，讓它在創(chuàng)建第二個實例的時候拋異常）。

而枚舉類很好的解決了這兩個問題甸鸟，使用枚舉除了線程安全和防止反射調(diào)用構(gòu)造器之外惦费，還提供了自動序列化機制，防止反序列化的時候創(chuàng)建新的對象抢韭。

單例模式的線程安全性:

餓漢式：線程安全
懶漢式：非線程安全
雙檢鎖：線程安全
靜態(tài)內(nèi)部類：線程安全
枚舉：線程安全

參考鏈接：
https://blog.csdn.net/fly910905/article/details/79286680
https://droidyue.com/blog/2017/07/17/singleton-in-kotlin/

設(shè)計模式之單例模式