應(yīng)用最廣的模式——單例模式

一、單例模式的定義和關(guān)鍵點(diǎn)

• 定義

  確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例對象，而且自行實(shí)例化向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例。

• 實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵點(diǎn)

  私有的構(gòu)造器，不能對外開放；
  通過靜態(tài)方法或者枚舉返回一個(gè)單例類對象；
  確保單例類對象有且僅有一個(gè)，尤其是在多線程環(huán)境下；
  確保單例類對象在反序列化是不會(huì)重新構(gòu)建對象；

二、UML類圖和應(yīng)用場景

• 應(yīng)用場景

  許多時(shí)候整個(gè)系統(tǒng)只需要一個(gè)全局對象，方便我們協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的行為。比如我們經(jīng)用用于IO、數(shù)據(jù)庫、Log管理等工具類，都可以考慮使用單例模式，這樣避免產(chǎn)生多個(gè)對象耗費(fèi)系統(tǒng)資源。

  
  
  圖2-1

三、單例模式的幾種寫法

① 餓漢單例

public class Hungry{
    //餓漢單例
    private static Hungry instance = new Hungry();
    private Hungry() {
    }
    public static synchronized Hungry getInstance() {
        return instance;
    }
}

?注：該方式每次調(diào)用getInstance()都需要進(jìn)行同步，造成不必要的開銷，所以不推薦使用

② 懶漢單例

public class Idler{
    //懶漢單例
    private static Idler instace;
    private Idler() {
    }
    public static synchronized Idler getInstance() {
        if(instace == null) {
            instace = new Idler();
        }
        return instace;
    }
}

?注：情況跟餓漢單例差不多，同樣不推薦使用。

③ DCL單例（雙重檢查）

public class DCL{
    //Jdk5之后加入volatitle保證每次都從主內(nèi)存取出
    private static volatile DCL sInstance = null;
    private DCL() {
    }
    public static DCL getInstance() {
        if(sInstance == null ) {
            //既要檢查是否為空對象
            //又要檢查是否線程安全
            synchronized(DCL.class) {
                if(sInstance == null ) {
                    sInstance = new DCL();
                }
            }
        }
        return sInstance;
    }
}

?注：該方式在JDK5之前存在DCL失效問題，怎么失效呢？一般我們認(rèn)為編譯器會(huì)按以下順序編譯??

1. 給DCL的實(shí)例分配內(nèi)存
2. 調(diào)用DCL的構(gòu)造器，初始化成員變量
3. 將sInstance引用指向分配的內(nèi)存空間（此時(shí)sInstance不為null）
   也就是說2和3 的無法保證順序執(zhí)行，它可能會(huì)執(zhí)行 1->3->2， 這樣的話 線程A已經(jīng)執(zhí)行過了3，但未執(zhí)行2，就切換到線程B，再使用sInstance 就會(huì)出錯(cuò)。
   總體來說 JDK5之后，SUN修復(fù)這個(gè)問題，只需將sInstance加入volatile就可以保證每次從主內(nèi)存讀取，這樣或多或少會(huì)影響到一些性能，所以該方式在高并發(fā)的環(huán)境下（高于JDK5版本）一般能滿足需求。

④ 靜態(tài)內(nèi)部單例

public class StaticInner{
     //靜態(tài)內(nèi)部類單例
    private StaticInner() {
    }
    private static class  StaticInnerHolder{
        private static final StaticInner inner = new StaticInner();
    }
    public static StaticInner getInstance() {
        return StaticInnerHolder.inner;
    }
}

?注：該方式只有在第一次調(diào)用getInstance()方法才會(huì)使虛擬機(jī)加載StaticInnerHolder類，這樣不僅能保證線程安全，還能保證單例對象的唯一性， 所以推薦使用 。

⑤ 枚舉單例

//枚舉單例
public enum SingletonEum{
    INSTANCE;
    public void doSomething() {
        //各種方法實(shí)現(xiàn)
    }
}

?注：這種方式的特點(diǎn)就是簡單，重要的是默認(rèn)枚舉類型的創(chuàng)建是線程安全的，所以《Effective Java》的作者認(rèn)為“單元素的枚舉類型已經(jīng)成為單例模式的最佳方法”,但是枚舉類型在Android的使用也是比較占用內(nèi)存的（一次面試官提到）還需要謹(jǐn)慎使用，我是一臉懵逼的 ??

[2019-8-17]關(guān)于枚舉占用Android 內(nèi)存問題討論：https://www.liaohuqiu.net/cn/posts/android-enum-memory-usage/

以上幾種實(shí)現(xiàn)方式，為了防止反序化時(shí)重新創(chuàng)建對象的情況，還需進(jìn)一步處理，加入readResolve函數(shù)。例如：

public class Hungry implements Serializable{
 //餓漢單例 
 .........
  private Object readResolve() throw ObjectStreamException{
      return instance;
  }
}

四、總結(jié)

??僅學(xué)習(xí)記錄，勉勵(lì)成長；

參考文獻(xiàn)：
[1]何紅輝·關(guān)愛民.Android設(shè)計(jì)模式與實(shí)站[J].第二版，2017：25-29.
[2]Joshua Bloch·楊春花.俞黎敏.Effective Java中文版第2版[J].第二版，2017：15.