Android设计模式——单例的七种写法

本文为《Android设计模式解析与实战》读书笔记，供个人备忘、复习用

同时，本文也摘录了刘望舒大神的博文：设计模式（二）单例模式的七种写法

一、定义

定义：确保某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

二、单例模式UML类图：

角色介绍：

（1）、Client—————–高层客户端；

（2）、Singleton————–单例类。

实现单例模式主要有如下几个关键点：

（1）、构造函数不对外开放，一般为Private；

（2）、通过一个静态方法或枚举返回单例类对象；

（3）、确保单例类的对象有且只有一个，尤其是在多线程环境下；

（4）、确保单例类对象在反序列化时不会重新构建对象。

三、单例模式的多种写法

单例模式有多种写法各有利弊，现在我们来看看各种模式写法。

1、饿汉模式：

/** * Created by lanbots on 2017/9/27. * Email : [e-mail] */public class Singleton {    private static Singleton instance = new Singleton();    private Singleton() {    }    public static Singleton getInstance() {        return instance;    }}

这种方式在类加载时就完成了初始化，所以类加载较慢，但获取对象的速度快。 这种方式基于类加载机制避免了多线程的同步问题，但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance显然没有达到懒加载的效果。

2、懒汉模式（线程不安全）

/** * Created by lanbots on 2017/9/27. * Email : [e-mail] */public class Singleton {    private static Singleton instance;    private Singleton() {    }    public static Singleton getInstance() {        if (instance == null) {            instance = new Singleton();        }        return instance;    }}

懒汉模式申明了一个静态对象，在用户第一次调用时初始化，虽然节约了资源，但第一次加载时需要实例化，反映稍慢一些，而且在多线程不能正常工作。

3、懒汉模式（线程安全）

/** * Created by lanbots on 2017/9/27. * Email : [e-mail] */public class Singleton {    private static Singleton instance;    private Singleton() {    }    public static synchronized Singleton getInstance() {        if (instance == null) {            instance = new Singleton();        }        return instance;    }}

这种写法只是在上一种写法的getInstance()方法中添加了synchronized关键字，也就是getInstance()是一个同步方法。这种写法能够在多线程中很好的工作，但是每次调用getInstance()方法时都会进行同步，造成不必要的同步开销，而且大部分时候我们是用不到同步的，所以不建议用这种模式。

4、双重检查模式 （Double Check Lock)

/** * Created by lanbots on 2017/9/27. * Email : [e-mail] */public class Singleton {    private static Singleton instance;    private Singleton() {    }    public static Singleton getInstance() {        if (instance == null) {            synchronized (Singleton.class) {                if (instance == null) {                    instance = new Singleton();                }            }        }        return instance;    }}

这种写法在getSingleton()方法中对singleton进行了两次判空，第一次是为了不必要的同步，第二次是在singleton等于null的情况下才创建实例。在这里用到了volatile关键字，不了解volatile关键字的可以查看Java多线程（三）volatile域这篇文章，在这篇文章我也提到了双重检查模式是正确使用volatile关键字的场景之一。

在这里使用volatile会或多或少的影响性能，但考虑到程序的正确性，牺牲这点性能还是值得的。 DCL优点是资源利用率高，第一次执行getInstance时单例对象才被实例化，效率高。缺点是第一次加载时反应稍慢一些，在高并发环境下也有一定的缺陷，虽然发生的概率很小。DCL虽然在一定程度解决了资源的消耗和多余的同步，线程安全等问题，但是它还是在某些情况会出现失效的问题，也就是DCL失效，在《java并发编程实践》一书建议用静态内部类单例模式来替代DCL。

5、静态内部类单例模式

/** * Created by lanbots on 2017/9/27. * Email : [e-mail] */public class Singleton {    private Singleton() {    }    public static Singleton getInstance() {        return SingletonHolder.sInstance;    }    /**     * 静态内部类     */    private static class SingletonHolder {        private static final Singleton sInstance = new Singleton();    }}

第一次加载Singleton类时并不会初始化sInstance，只有第一次调用getInstance方法时虚拟机加载SingletonHolder 并初始化sInstance ，这样不仅能确保线程安全也能保证Singleton类的唯一性，同时也延迟了单例的实例化，所以推荐使用静态内部类单例模式。

6、 枚举单例

/** * Created by lanbots on 2017/9/27. * * Email : [e-mail]. */public enum Singletom {    INSTANCE;    public void doSomething() {        System.out.print("do sth.");    }}

枚举单例的优点就是简单，但是大部分应用开发很少用枚举，可读性并不是很高，不建议用。

7、 使用容器实现单例模式

/** * Created by lanbots on 2017/9/27. * Email : [e-mail]. */public class SingletonManager {    private static Map<String, Objects> objMap = new HashMap<String, Objects>();    private SingletonManager() {    }    public static void registerService(String key, Objects instance) {        if (!objMap.containsKey(key)) {            objMap.put(key, instance);        }    }    public static Objects getService(String key) {        return objMap.get(key);    }}

用SingletonManager 将多种的单例类统一管理，在使用时根据key获取对象对应类型的对象。这种方式使得我们可以管理多种类型的单例，并且在使用时可以通过统一的接口进行获取操作，降低了用户的使用成本，也对用户隐藏了具体实现，降低了耦合度。

三、总结

不管以哪种形式实现单例模式，它们的核心原理都是将构造函数私有化，并且静态方法获取一个唯一的实例，在这个获取的过程中必须保证线程安全、防止反序列化导致重新生成实例对象等问题。选择哪种实现方法取决于项目本身，如是否复杂的并发环境，JDK版本是否过低、单例对象资源的消耗等。