第2章 单例模式

前言

这是我在读《Android源码设计模式解析与实战》所摘抄的笔记。

单例模式可以说得是每个程序员学习设计模式的第一种模式，也是应用的最广的一种模式。之前只是稍微地去了解过，并没有怎么系统去学，印象中就只记得什么饿汉，懒汉（哈哈），更不要说在敲代码的时候会自然而然使用单例模式。好吧，现在还是好好学习，做好笔记先。

单例模式的定义

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这个实例。

单例模式的使用场景

确保一个类有且只有一个对象的场景，避免了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和数据库等资源，这时候就要考虑使用单例模式。

单例模式的实现

1. 构造函数不对外开放，一般为private；
2. 通过一个静态的方法或者枚举返回单例类的对象；
3. 确保单例类的对象有且只有一个，尤其是在多线程的情况下；
4. 确保单例类对象在反序列化时不会重新构建对象。

常用单例模式的简单示例

• 饿汉式

public class Singleton{
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

• 懒汉式

public class Singleton{
    private static Singleton instance;
    private Singleton(){}

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

懒汉式单例模式在getInstance()中添加了synchronized关键字，说明这是一个同步方法，在多线程的情况下保证单例对象的唯一。但是在每次调用getInstance方法时都会进行同步，消耗不必要的资源。这也是懒汉式单例模式存在的最大问题。

• Double Check Lock(DCK)

public class Singleton{
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton(){}

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

DCL单例模式的优点：资源利用率高，第一次执行getInstance方法时单例对象才会被实例化，效率高。缺点：第一次加载的时候反应稍慢，也由于Java内存模型的原因偶尔失败。在高并发的环境也有一定的缺陷，虽然发生的概率很小。

• 静态内部类单例模式

public class Singleton{
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonHolder.sInstance;
    }

    private static class SingletonHolder{
        private staitc final Singleton sInstance = new Singleton();
    }
}

单例模式的优缺点

• 优点

  1. 由于单例模式在内存中只有一个实例，减少了内存的开支，特别是一个对象需要频繁地创建、销毁时，而且创建和销毁时性能又无法优化，单例模式的优势就非常明显。
  2. 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、产生其他依赖的对象时，则可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象，然后用永久驻留在内存的方式来解决。
  3. 单例模式可以避免对资源的多重占用，例如一个写文件的操作，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。
  4. 单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源的访问，例如，可以设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理。

• 缺点

  1. 单例模式一般没有接口，拓展很困难，若要拓展，除了修改代码基本上没有第二种途径可以实现。
  2. 单例对象如果持有Context，那么很容易就引发内存泄漏，此时需要注意传递给单例对象的Context最好是Application Context。

总结

不管以哪种的形式实现单例模式，它们的核心原理都是将构造函数私有化，并且通过静态方法获得一个唯一的实例，在这个获取的过程中，必须保证线程安全，防止反序列化导致重新生成实例对象等问题。