Android设计模式-单例模式

单例模式介绍

最近在学习设计模式，本篇博文主要是对《Android源码设计模式》一书中的知识点整理和总结，算是我自己的一个读书笔记。单例模式是应用最广的设计模式之一。在应用这个模式时，单例对象的类必须保证只有一个实例存在。

特点

单例模式有以下特点：

1. 单例类只能有一个实例;

2. 单例类自行实例化;

3. 单例类向整个系统提供这一实例。

使用场景：

确保某个类有且只有一个对象，避免产生多个对象消耗过多的资源，或者某种类型的对象只应该有且只有一个。例如：创建一个对象需要消耗的资源过多，如要访问IO和数据库资源。

优缺点

优点：

1. 只存在一个实例，减少了内存开支，特别是一个对象需要频繁新创建销毁时；

2. 减少系统性能开销，当一个对象的产生需要比较多的资源，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象，然后用永久驻留内存的方式来解决

3. 可以避免对资源的多重占用，例如写文件操作，由于只有一个实例在内存中，避免对同一资源文件的同时写操作

4. 单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源，例如，设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理。

缺点：

1. 一般没有接口，扩展比较困难，基本上只能修改代码

2. 单例对象如果只有context，很容易引发内存泄露最好使用ApplicationContext

单例模式的实现方式

单例模式的实现主要有以下几个关键点：

1. 构造函数不对外开放，通常为private，不能通过new的形式来构建对象

2. 通过一个静态方法或者枚举返回单例对象

3. 确保单例类的对象个有且只有一个，尤其是在多线程环境下，保证线程安全

4. 确保单例类对象在反序列化不会重新构建对象

饿汉模式

//饿汉式单例类.在类初始化时，已经自行实例化
public class Singleton {
private Singleton() {}
private static final Singleton single = new Singleton();
public static Singleton getInstance() {
return single;
}
}

饿汉模式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用，以后不再改变，所以是线程安全的。但是饿汉模式在类创建时就实例化一个静态对象，不管之后会不会使用这个单例，都会占据一定的内存。

懒汉模式

//懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化自己
public class Singleton {
private Singleton() {}
private static Singleton single=null;

public static synchronized  Singleton getInstance() {
if (single == null) {
single = new Singleton();
}
return single;
}
}

懒汉模式是声明一个静态对象，并且在第一次调用getInstance时才会进行初始化，一定程度上节约了资源。但是第一次加载时需要进行实例化，反应稍慢。懒汉模式本身是非线程安全的，为了实现线程需要添加synchronized 关键字。每次调用getInstance都进行同步，造成不必要的同步开销。这种模式不推荐使用。

DCL（Double Check Lock）

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

DCL模式既能够在需要时才实例化单例，又能够保证线程安全，且单例对象在初始化后调用getInstance不进行同步。第一次加载时反应稍慢，在一些低版本JDK存在DCL失效问题。JDK1.5以后如果申明实例引用为volatile，可以解决DCL失效。

private volatile static Singleton instance=null;

是使用最多的单例实现方式。

在getInstance中对instance进行了两次判空：

第一次判断为了避免不必要的同步，第二层判断是为了在instance为null时创建实例。

静态内部类单例模式

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

当第一次调用时才会初始化。第一调用getInstance方法会导致虚拟机加载SingletonHolder类，这种方式不仅能够确保线程安全，也能够保证单例对象的唯一性。推荐使用的单例实现方式。

枚举单例

public enum Singleton {
INSTANCE;
public void doSomething() {
}
}

写法简单，枚举和普通类一样，不仅能够有字段也能够有自己的方法。而且，枚举类的创建时线程安全的，并且在任何情况下都是一个单例。即使反序列化也不会重新生成新的实例。

而对于其他几种实现方式，要避免对象在反序列化时重新创建实例：

private Object readResolve throw ObjectStreamException {
return sInstance;
}

使用容器实现单例模式

//类似Spring里面的方法，将类名注册，下次从里面直接获取。

public class SingletonManager{
private static Map<String,Singleton3> map = new HashMap<String,Singleton3>();
//保护的默认构造子
protected SingletonManager (){}

public static void reisterService(String key, Object instance) {
if( !map.containsKey(key)) {map.put(key,instance);}
}
public static void getService(String key) {
return map.get(key);
}

}

将多种单例注入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。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。

在Android中Context就是通过容器的单例模式的方式，系统核心服务以单例存在，减少了资源消耗。

Content的实现类是ContextImpl类，在虚拟机第一次加载该类时会注册各种ServiceFatcher。将这些服务以键值对的形式存储在一个HashMap中，用户只需要根据key来获取对应的ServiceFatcher,然后通过ServiceFatcher对象的getService来获取具体对象服务。当第一次获取时，或调用的ServiceFatcher的createService函数创建服务对象，然后将该对象缓存到列表中，下次再取直接村缓存中获取，避免重新创建对象，从而达到单例的效果。