Kotlin和Java中的单例

我们先看单例模式的定义:单例模式在Java中是最简单的一种设计模式,一个类负责创建自身唯一的对象,该对象可以全局访问,且外部不需要实例化。

有些朋友刚刚从Java切到Kotlin,语法上有些不习惯,创建单例的时候不知道怎么写,下面我提供几种方法。

一、饿汉式

Java:

public class SingletonObject{
    private static SingletonObject instance = new SingletonObject();
    
    private SingleObject(){}
    
    public static SingletonObject getInstance(){
        return instance;
    }

    public void something(){
        //do something
    }
}

Kotlin:

object SingletonObject{

    fun something(){
        //do something
    }    
}

一行代码就可以实现,通过反编译成java语言不难发现写法上都是一样的

public final class SingletonObject {
   @NotNull
   public static final SingletonObject INSTANCE;

   public final void something() {
   }

   private SingletonObject() {
   }

   static {
      SingletonObject var0 = new SingletonObject();
      INSTANCE = var0;
   }
}

优点:最简单的一种方式,在类加载时就实例化,所以它是线程安全的,因为没有锁,不会影响访问效率。
缺点:在类加载时不管这个单例中的实例有没有用到都被实例化了,在未被使用时会浪费内存。
总结:类加载的原因虽然有很多,但单例类往往是因为调用了内部的静态函数,所以一般情况下这种写法也能做到懒加载。我个人非常推荐这种写法,而且既然语言官方支持,说明这是在内存和效率权衡下的最优方案。

二、懒汉式

Java:

public class SingletonObject {
    private static SingletonObject instance;

    private SingletonObject() {
    }

    public static SingletonObject getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonObject();
        }
        return instance;
    }

    public void something() {
        //do something
    }
}

Kotlin:

class SingletonObject private constructor(){

    fun something() {
        //do something
    }

    companion object {
        var instance: SingletonObject? = null
            get() {
                if (field == null) {
                    field = SingletonObject()
                }
                return field
            }
    }
}

优点:仅仅在使用时才会实例化这个单例,减少了内存占用。
缺点:线程不安全,并且Kotlin的空安全特性会让你用起来非常难受,Koltin中每次访问这个单例都要处理空安全。
总结:如果能确保没有多线程访问,这种方法未尝不可。

三、加锁懒汉式

总结了第二种方式的缺点,很容易想到可以在访问时加锁解决问题,加锁懒汉式应运而生。
Java:

public class SingletonObject {
    private static SingletonObject instance;

    private SingletonObject() {
    }

    public static synchronized SingletonObject getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonObject();
        }
        return instance;
    }

    public void something() {
        //do something
    }
}

Koltin:

class SingletonObject private constructor() {

    fun something() {
        //do something
    }

    companion object {

        var instance: SingletonObject? = null
            @Synchronized get() {
                if (field == null) {
                    field = SingletonObject()
                }
                return field
            }
    }
}

优点:仅仅在使用时才会实例化这个单例,减少了内存占用,同时兼顾线程安全。
缺点:每次访问这个单例都要同步锁(效率低)、Koltin中要处理空安全。
总结:如果获取实例的次数很少,这种方法未尝不可。

四、双检锁懒汉式

既然知道了前两种方案的缺点,那有没有完美方案呢?有,双检锁懒汉式就是
Java:

public class SingletonObject {
    private static SingletonObject instance;

    private SingletonObject() {
    }

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

    public void something() {
        //do something
    }
}

Kotlin:

class SingletonObject private constructor() {

    fun something() {
        //do something
    }

    companion object {

        var instance: SingletonObject? = null
            get() {
                if (field == null) {
                    synchronized(SingletonObject::class.java) {
                        if (field == null) {
                            field = SingletonObject()
                        }
                    }
                }
                return field
            }
    }
}

优点:仅仅在使用时才会实例化这个单例,减少了内存占用,同时兼顾线程安全。
缺点:写法较繁琐、Koltin中要处理空安全。
总结:比较完美的方案,兼顾了效率和内存,如果在Kotlin中,那这不是最好的方案。

五、静态内部类

Java:

public class SingletonObject {

    private static class LazyHolder{
        private static SingletonObject instance = new SingletonObject();
    }

    private SingletonObject() {
    }

    public static SingletonObject getInstance() {
        return LazyHolder.instance;
    }

    public void something() {
        //do something
    }
}

Koltin:

class SingletonObject private constructor() {

    fun something() {
        //do something
    }

    val instance: SingletonObject
        get() = LazyHolder.singletonObject
    
    private object LazyHolder {
        val singletonObject = SingletonObject()
    }
}

对于这种实现方式,其实Kotlin还有另一种写法,通过lazy委托,写起来要简洁不少

class SingletonObject private constructor() {

    fun something() {
        //do something
    }

    val instance: SingletonObject by lazy(mode = LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED) {
        SingletonObject()
    }
}

优点:仅仅在使用时才会实例化这个单例,减少了内存占用,同时兼顾线程安全。
总结:算是第一种方法的补充版,通过可控类加载保证懒加载效果,没有明显的短板。不推荐的原因是会多写很多代码,Koltin调用时也不如第一种方式简单。

六、枚举

Java:

enum SingletonObject {
    INSTANCE;

    public void something() {
        //do something
    }
}

Kotlin:

enum class SingletonObject {
    INSTANCE;

    fun something() {
        //do something
    }
}

优点:简单、线程安全,通过枚举可以有效防止重复实例化,据说还能防止反射。
总结:比较冷门,没有明显短板。

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