单例设计模式

单例设计模式

单例设计模式是最简单最常见的模式之一。在应用这个模式时，必须确保该单例类的对象在整个系统中只有一个实例存在。在创建一个对象比较消耗资源，而且使用频率比较高的时候，如访问数据库、请求网络等就需要考虑使用单例设计模式了。

1. 单例设计模式的关键点

1). 构造函数私有化，这样就不能在其他类中new该类的对象；
2). 通过静态方法返回单例对象,其他类可以通过该静态方法获取到单例类的唯一对象；
3). 确保在多线程操作下单例类对象有且只有一个；
4). 确保单例类对象在反序列化时不会重新构建对象；

2. 单例设计模式实现方式

2.1 饿汉式

在类一加载进内存就创建该类的实例，即使不调用也存在该类的对象，消耗内存，但是不存在线程安全问题，写法简单，开发中常用。

public class SingleTon{

    private static SingleTon mInstance = new SingleTon();

    private SingleTon(){}

    public static SingleTon getInstance(){
        return mInstance;
    }
}

2.2 懒汉式

所谓懒汉式就是在用的时候才创建单例类的实例，实现懒加载，一定程度上节约资源，但在第一次调用的时候需要进行实例化，反应稍慢。使用懒汉式需要注意线程安全问题。

2.2.1 使用同步方法确保线程安全

懒汉式存在线程安全问题，通过在getInstance()方法是那个添加synchronized关键字变成同步方法来解决线程安全问题，但是在第一次调用之后对象被实例化，而每次在调用该方法的时候都需要判断同步锁，这样会消耗不必要的资源，这种模式一般不使用。

public class SingleTon{

    private static SingleTon mInstance ;

    private SingleTon(){}

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

}

2.2.2 Double CheckLock(DCL)实现单例

DCL方式实现单例模式优点是：既能在需要的时候初始化单例，又能保证线程安全，而且单例对象初始化后调用getInstance()不再进行同步锁判断，提高程序性能。

public class SingleTon{

    private static SingleTon mInstance ;

    private SingleTon(){}

    public static SingleTon getInstance(){
        if(mInstance == null){ // 主要是为了避免不必要的同步
            synchronized(SingleTon.class){
                if(mInstance == null){  // 为了在null的情况下创建实例
                    mInstance = new SingleTon();
                }
            }
        }
        return mInstance ;
    }
}

2.2.3 使用静态内部类实现单例模式

public class SingleTon{

    private SingleTon(){}

    public static SingleTon getInstance(){
        return  SingleTonHolder.mInstance ;
    }

    /**
    *静态内部类
    */
    private class SingleTonHolder{
        private static SingleTon mInstance = new SingleTon();
    } 
}

在第一次加载SingleTon类时候不会初始化mInstance ， 只有在第一次调用getInstance()方法，导致虚拟机加载SingleTonHolder类进内存，mInstance被初始化。这种方式不仅能确保线程安全，也能保证单例对象的唯一性，同时也实现了单例对象的懒加载。

2.2.4 枚举单例

枚举在java中和普通的类一样，不仅有字段，还能自己的方法，最重要的是默认枚举实例的创建时线程安全的并且在任何情况下都是一个单例。

public class SingleTonEnum{
    INSTANCE ;
}

注意：
上述几种单例模式实现中，在一种情况下会出现重新创建对象的情况，就是反序列化。通过序列化将一个单例的实例对象写到磁盘上，然后再读回来，从而有效的获的一个实例，即使构造函数是私有的，反序列化依然可以通过特殊途径去创建一个类的新的实例，相当于调用该类的构造函数。反序列化提供一个很特别的钩子函数，类中具有一个私有的，被实例化的方法readResolve()，这个方法可以控制对象的反序列化。在上面几个例子中如果要杜绝单列对象 在被反序列化时重新生成新对象，就必须要加入下面这个方法：

private Object readResolve() throws ObjectStreamException{
    return mInstance ;
}

3. 使用容器来管理单例

public class SingleTonManager{
    private static Map<String,Object> objMap = new HashMap<>();

    private SingleTonManager(){
        throw new RuntimeException("this class shouldn't instantiation");
    }

    public static void registService(String key , Object obj){
        if(!objMap.containsKey()){
            objMap.put(key , obj);
        }
    }

    public static Object getSystemService(String key){
        return objMap.get(key);
    }
}

在程序初始化的时候，将多种单例注入到一个统一的管理类中，在使用时候根据key获取对象对应的类型。这种方式可以管理多种类型的单例，并且在使用的时候可以通过统一的接口进行获取操作，降低用户使用成本，也对用户隐藏了具体实现，降低了耦合度。

4. 单例模式优缺点：

优点：
1). 单例模式在内存中就只有一个实例，减少了内存开支，特别是一个对象需要频繁的创建和销毁时，而且在创建销毁时性能又无法优化，使用单例设计的优势就特别明显；
2). 单例设计模式可避免对资源的多重占用，例如读写文件操作，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操作；
缺点：
1). 单例模式一般没有接口，扩展困难，若要扩展，除了修改代码没有其他途径可以实现；
2). 在Android中，单例对象如果持有Context，很容易引发内存泄漏，所以要注意传递的单例对象的Context是Application Context ;