单例模式——《Android源码设计模式解析与实践》读书笔记2

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整个实例。


使用场景

某个类创建对象时需要较多资源,或者某个类的对象应该有且只有一个。


UML类图

单例模式


关键点

(1)构造函数不对外开放(private)

(2)通过一个静态(static)方法或者枚举(eumn/get()方法)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造对象


实现方式

(1)饿汉模式

定义:在声明唯一静态对象时进行初始化

模板:

public class Singleton{

    private static Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton(){ }

    public static Singleton getInstance(){

        return instance;

    }

}

优点:第一次加载前就已经实例化,调用速度快

缺点:如果该类在程序中不被使用,依然会占用内存空间

(2)懒汉模式

定义:简单声明唯一静态对象,在用户第一次调用getInstance()时进行初始化

模板:

public class Singleton{

    private static Singleton instance;

    private Singleton(){ }

    public static synchronized Singleton getInstance(){

        if(instance == null){

            instance= new Singleton();

        }

        return instance;

    }

}

优点:单例只有在使用时才会被实例化,一定程度上节约了资源

缺点:第一次加载时反应稍慢,另外每次调用getInstance()都必须进行同步,以防止短时间内多次调用构造函数,造成不必要的同步开销。

备注:同步问题过大,一般不建议使用

(3)双重检查加锁(Double Check Lock,DCL)模式

定义:简单声明唯一静态对象,在用户第一次调用getInstance()时进行初始化,初始化时作两次目的不同的判空操作

模板:

public class Singleton{

    private【volatile】static Singleton instance = null;

    private Singleton(){ }

    public static Singleton getInstance() {

        if(instance == null) {

            synchronized (Singleton.class) {

                if (instance == null) {

                    instance= new Singleton();

                }

            }

        }

        return instance;

    }

}

优点:单例只有在使用时才会被实例化,资源利用率高,效率高

缺点:第一次加载时反应稍慢,在JDK6版本以下偶尔会由于Java内存模型导致单例失败,另外在高并发环境下极小概率会有一定的缺陷

备注:getInstance()方法中,第一层判空目的是为了避免不必要的同步,第二层判空是为了在null的情况下创建实例。这种模式在绝大多数情境下能保证单例对象的唯一性,除非并发场景比较复杂或者JDK版本低于JDK6。在JDK6版本或以上务必加上volatile关键字。

(4)静态内部类模式

定义:在静态内部类中声明唯一静态对象并初始化,在用户调用getInstance()时调用静态内部类的对象

模板:

public class Singleton{

    privateSingleton(){ }

    public static Singleton getInstance(){

        return SingletonHolder.instance;

    }

    private static class SingletonHolder{

        private static final Singleton instance = new Singleton;

    }

}

优点:单例只有在使用时才会被实例化,资源利用率高;通过虚拟机加载SingletonHolder类的方式保证线程安全,减少同步消耗

缺点:第一次加载时反应稍慢

备注:推荐使用

(5)枚举单例(非通用模式)

定义:以枚举的形式实现单例

模板:

public enum Singleton{

    INSTANCE;

}

优点:写法简单,线程安全,反序列化时不会重新创建对象

缺点:如果该枚举在程序中不被使用,依然会占用内存

备注:枚举本身就是一种单例。上述其他模式在反序列化时都会默认重新生成对象,如需杜绝这种情况,需要在其他模式中都重写readResolve()方法如下:

@Override

private Object readResolve() throws ObjectStreamException{

    return instance;

}

(6)容器模式(非通用模式)

定义:在一个管理类中统一管理多种单例类型,使用时根据key获取对应的单例对象

模板:

public class SingletonManager{

    private static Map objMap = new HashMap();

    private SingletonManager(){ }

    public static void registerService(String key, Object instance){

        if(!objMap.containsKey(key)){

            objMap.put(key,instance);

        }

    }

    public static Object getService(String key){

        returnobjMap.get(key);

    }

}

优点:使用时统一管理,降低耦合,降低用户使用成本。

缺点:需要在程序最初的时候将所有可能用到的单例类全部注入容器,占用较多内存空间

备注:推荐使用


单例模式的优缺点

优点

>由于单例模式在内存中只有一个实例,减少了内存开支,特别是一个对象需要频繁地创建和摧毁时,而且创建或销毁时性能又无法优化,单例模式的优势就非常明显。

>由于单例模式只生成一个实例,所以减少了系统的性能开销,当一个对象的产生需要比较多的资源时,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。

>单例模式可以避免对资源的多重占用,例如一个写文件操作,由于只有一个实例存在内存中,避免对同一个资源文件的同时写操作。

>单例模式可以在系统设置全局的访问点,优化和共享资源访问,例如,可以设计一个单例类,负责所有数据表的映射处理。Android中的各种系统服务就是通过这种模式实现的,也就是上述提到的容器模式实现单例类管理。

缺点

>单例模式一般没有接口,扩展很困难,若要扩展,除了修改代码基本没有第二种途径可以实现。

>单例对象如果持有Context,那么很容易引发内存泄漏,此时需要注意传递给单例对象的Context最好是Application Context。


Android中的单例类举例

类名:LayoutInflater

获取方法:LayoutInflaterLayoutInflater.from(Context context)

内部实现主体:Object context.getSystemService(Context.LAYOUT_INFLATER_SERVICE)【容器模式实现单例类管理】


——2017.7.29

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