单例模式

本文主要内容

  • 六大原则
  • 单例模式
  • 总结

算法和设计模式是程序员绕不过去的点,如何保证写的代码易扩展低耦合且bug少?本人接下来会总结常见的一些设计模式,希望能有所启发,在工作中能写出更牛逼的代码。

1、六大原则

在开发过程中需要注意6条原则,它们是指导性的原则,需要我们时刻上心,那么我们的代码将会非常优雅。

  • 单一职责:就一个类而言,只有一个引起它变化的原因。简单来说,就是这个类功能单一,不要把过多的功能放到一个类中。其中最难的就是职责的划分。这通常是优化代码的第一步

  • 开闭原则:对扩展开放,对修改关闭。简单而言,要实现开闭原则,最好就是不要直接依赖实现类,而应该依赖抽象,这样才好扩展。它类似于策略模式,或者依赖倒置。开闭原则让程序更稳定、更灵活

  • 里氏替换:所有引用基类的地方必须能透明地引用子类,实现它比较简单,使用基类来声明对象即可。里氏替换能让扩展性更好

  • 依赖倒置:它指一种特定的解耦形式,使得高层次模块不依赖于低层次模块的实现细节。在细节上,策略模式是最能体现这一原则的,一般来说它通过调用者指定实现,而本身只依赖于抽象。依赖倒置让项目拥有变化的能力

  • 接口隔离:类之间的依赖关系应该建立在最小接口上,意思就是说,不要对外暴露不必要的接口

  • 迪米特原则:一个对象应该对其他对象有最少的了解,它还有一个解释,只与直接的朋友通信。

6大原则,其实都挺抽象的,只有结合实例,自己在心里琢磨,转化成自己的语言,才能有所收获,多想多看。

2、单例模式

单例模式,确保某一个类只有一个实例,并且自行实例化并向整个系统提供这个实例。许多时候,程序中某个类只需要一个单例在即可,特别是那些需要较多资源的类,如包含了线程池之类的。

其中:client指高层客户端,Singleton指单例类。

实现单例模式一般有如下关键点:

  • 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对象
  • 确定单例类的对象只有一个,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造对象

实现单例一般有以下几种方式:

private static final Singleton mInstance = new Singleton();

private Singleton(){}

public static Singleton getSingleton(){
    return mInstance;
}

这种模式被称为“饿汉式”,基本的条件它都具备了,比如私有构造方法,通过静态函数返回私有单例对象。但有同学可能会问了,这样写线程安全吗?

回顾虚拟机类加载机制一文,类加载阶段,会在初始化阶段执行 cinit 方法,将类中静态语句都执行一遍,所以上述代码中,mInstance 对象在类加载的初始化阶段就会被实例化了,当然就不会存在线程安全的问题了。

上述单例模式还有一个问题,在没开始用这个对象的时候,对象就已经被初始化了,假设这个对象一直不需要使用,那么这是否存在浪费内存的嫌疑?

private static Singleton2 mInstance;
private Singleton2(){};
public static synchronized Singleton2 getInstance(){
    if (mInstance == null) {
        mInstance = new Singleton2();
    }
    return mInstance;
}

这是另一种单例模式的实现,非常简单,相比于上一种写法,在不需要使用的时候它是null,节省了资源。但它也有一个缺点,如果mInstance对象已经不为null了,但调用 getInstance 方法时还是需要同步,这很影响效率的。我们再来看下一种单例模式的写法:

private static volatile Singleton3 mInstance;
private Singleton3(){};

public static Singleton3 getInstance(){
    if (mInstance == null) {
        synchronized (Singleton3.class) {
            if (mInstance == null) {
                mInstance = new Singleton3();
            }
        }
    }
    return mInstance;
}

这种写法基本把所有问题都解决了,不会过早初始化对象,也不会每次都去同步。还有一种很优秀的单例模式的写法:

private Singleton4(){};

public static Singleton4 getInstance(){
    return SingleHolder.sInstance;
}

private static class SingleHolder{
    private static final Singleton4 sInstance = new Singleton4();
}

一个类是否会被虚拟机所加载,主要看是否使用这个类。在上述的单例写法中,如果没有调用到getInstance方法时,是不会使用到 SingleHolder这个类的,也就是说,sInstance对象一开始并不会被初始化,只有调用getInstance时才会加载SingleHolder类,sInstance对象才会被初始化。这种方式既能保证单例对象唯一,也能保证线程安全,它也不会一开始就被初始化。

3、总结

记住六大模式,单一职责、开闭原则、里氏替换、依赖倒置、接口隔离,迪米特原则。同时记住单例的关键要素,构造方法私有,静态单例,静态方法获取,同时注意线程安全。

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