Android中的设计模式之单例模式

2019年3月3日 231次阅读 来源: 设计模式

参考

  • 《设计模式：可复用面向对象软件的基础 》3.5 Singleton 单件–对象创建型模式
  • 《设计模式解析》（第二版）第21章 Singleton模式和Double-Checked Locking模式
  • 《Android源码设计模式解析与实战》第2章 单例模式

意图

保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

动机

对一些类来说，只有一个类实例是很重要的，比如一个公司CEO只有一位，一个帝国只有一个皇帝。
单例模式是应用最广的模式之一，单例对象的类必须保证只有一个实例存在。如在一个应用中，应该只有一个ImageLoader实例，这个ImageLoader中又含有线程池，缓存系统，网络请求等，很消耗资源，因此，没有理由让它构造多个实例。

保持只有一个单例，好的办法是让类自身负责保存它的唯一实例。

适用性

  • 当类只能有一个实例而且客户可以从一个众所周知的访问点访问它。
  • 当这个唯一实例应该是通过子类化可扩展的，并且客户应该无需更改代码就能使用一个扩展的实例。

定义

确保一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例

角色

  • Client 高层客户端
  • Singleton 单例类

《Android中的设计模式之单例模式》

Java实现单例模式的关键点

  • 构造函数不对外开放，一般为private；
  • 通过一个静态方法或者枚举返回单例类对象；
  • 确保单例类的对象有且只有一个，尤其是在多线程环境下；
  • 确保单例类对象在反序列化时不会重新构建对象；

实现方式

饿汉模式

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

加载类的时候就构造了单例，有个问题是万一客户端一直都不用这个单例呢，岂不是浪费资源

懒汉模式

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

这里getInstance()方法添加了synchronized关键字，也就是getInstance()是一个同步方法，目的是保证在多线程情况下单例对象唯一的手段。这里会有个问题，即使instance已经被初始化，每次调用getInstance()方法都会进行同步，这样会消耗不必要的资源。

Double Check Lock（DCL）实现单例

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

因为getInstance()可能同时会有多个客户端调用，DCL方式实现单例模式的优点是既能在需要时才初始化单例，又能保证线程安全，且单例对象初始化调用后调用getInstance不进行同步锁。

  • 第一次检查单例有没有实例化， getInstance()并没有同步，所以不会太耗时，如果为空则进入第二次检查，否则返回实例
  • 第二次检查就是构造实例了，这次必须同步，就是在同步的情况下，判断实例为不为空，为空就构造。

这种实现方式很流行，很多框架都用这种

静态内部类单例模式

public class Singleton {
    private void Singleton(){}
    
    public  static Singleton getInstance(){
        return SingletonHolder.sInstance;
    }
    /**
     * 静态内部类
     */
    private static class SingletonHolder{
        private static final Singleton sInstance=new Singleton();
    }
}

DCL虽然在一定程度上解决了资源消耗，多余的同步，线程安全等问题，但是，他还是在某些情况下出项失效的问题。

静态内部类单例模式，当第一次加载Singleton类时并不会初始化sInstance,只有在第一次调用Singleton的getInstance方法时才会导致sInstance被初始化。因此，第一次调用getInstance方法会导致虚拟机加载SinglentonHolder类，这种方式不仅能确保线程安全，也能够保证单例对象的唯一性，同时也延迟了单例的实例化，所以这个是推荐使用的单例模式实现方式。

枚举单例

public enum SingletonEnum {
    INSTANCE;
    public void dosomeThing(){
        System.out.println("do sth.");
    }

}

《Effective Java》推荐的用法，用枚举

使用容器实现单例模式

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

在程序的初始，将多种单例类型注入到一个统一的管理类中，在使用时根据key获取对象对应类型的对象。

应用例子1 Android开发封装的OkHttp3 Client单例

// todo 这个很常见了，后面贴个代码

应用例子2 Android中的LayoutInflater

// todo 待研究，后面更

    原文作者：设计模式
    原文地址: https://segmentfault.com/a/1190000015924144
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