Android 單例模式 Singleton 簡單實例設計模式解析
單例模式 Singleton 簡單實例設計模式解析
前言
今天我來全面總結一下Android開發(fā)中最常用的設計模式 - 單例模式。
關于設計模式的介紹,可以看下我之前寫的:1分鐘全面了解“設計模式”
目錄
1. 引入
1.1 解決的是什么問題
之前說過,設計模式 = 某類特定問題的解決方案,那么單例模式是解決什么問題的解決方案呢?
含義:單例 =一個實例;
解決的問題:降低對象之間的耦合度
解決方法:單例模式,即實現(xiàn)一個類只有一個實例化對象,并提供一個全局訪問點
1.2 實例引入
接下來我用一個實例來對單例模式進行引入
背景:小成有一個塑料生產(chǎn)廠,但里面只有一個倉庫。
目的:想用代碼來實現(xiàn)倉庫的管理
現(xiàn)有做法: 建立倉庫類和工人類
其中,倉庫類里的quantity=商品數(shù)量;工人類里有搬運方法MoveIn(int i)和MoveOut(int i)。
出現(xiàn)的問題:通過測試發(fā)現(xiàn),每次工人搬運操作都會新建一個倉庫,就是貨物都不是放在同一倉庫,這是怎么回事呢?(看下面代碼)
package scut.designmodel.SingletonPattern; //倉庫類 class StoreHouse { private int quantity = 100; public void setQuantity(int quantity) { this.quantity = quantity; } public int getQuantity() { return quantity; } } //搬貨工人類 class Carrier{ public StoreHouse mStoreHouse; public Carrier(StoreHouse storeHouse){ mStoreHouse = storeHouse; } //搬貨進倉庫 public void MoveIn(int i){ mStoreHouse.setQuantity(mStoreHouse.getQuantity()+i); } //搬貨出倉庫 public void MoveOut(int i){ mStoreHouse.setQuantity(mStoreHouse.getQuantity()-i); } } //工人搬運測試 public class SinglePattern { public static void main(String[] args){ StoreHouse mStoreHouse1 = new StoreHouse(); StoreHouse mStoreHouse2 = new StoreHouse(); Carrier Carrier1 = new Carrier(mStoreHouse1); Carrier Carrier2 = new Carrier(mStoreHouse2); System.out.println("兩個是不是同一個?"); if(mStoreHouse1.equals(mStoreHouse2)){//這里用equals而不是用 == 符號,因為 == 符號只是比較兩個對象的地址 System.out.println("是同一個"); }else { System.out.println("不是同一個"); } //搬運工搬完貨物之后出來匯報倉庫商品數(shù)量 Carrier1.MoveIn(30); System.out.println("倉庫商品余量:"+Carrier1.mStoreHouse.getQuantity()); Carrier2.MoveOut(50); System.out.println("倉庫商品余量:"+Carrier2.mStoreHouse.getQuantity()); } }
結果:
兩個是不是同一個? 不是同一個 倉庫商品余量:130 倉庫商品余量:50
2. 單例模式介紹
2.1 解決的問題(應用場景)
沖突:從上面的結果可以看出,工人類操作的明顯不是同一個倉庫實例。
目標:全部工人操作的是同一個倉庫實例
單例模式就是為了解決這類問題的解決方案:實現(xiàn)一個類只有一個實例化對象,并提供一個全局訪問點2.2 工作原理
在Java中,我們通過使用對象(類實例化后)來操作這些類,類實例化是通過它的構造方法進行的,要是想實現(xiàn)一個類只有一個實例化對象,就要對類的構造方法下功夫:
單例模式的一般實現(xiàn):(含使用步驟)
public class Singleton { //1. 創(chuàng)建私有變量 ourInstance(用以記錄 Singleton 的唯一實例) //2. 內部進行實例化 private static Singleton ourInstance = new Singleton(); //3. 把類的構造方法私有化,不讓外部調用構造方法實例化 private Singleton() { } //4. 定義公有方法提供該類的全局唯一訪問點 //5. 外部通過調用getInstance()方法來返回唯一的實例 public static Singleton newInstance() { return ourInstance; } }
好了,單例模式的介紹和原理應該了解了吧?那么我們現(xiàn)在來解決上面小成出現(xiàn)的“倉庫不是一個”的問題吧!
2.3 實例介紹
小成使用單例模式改善上面例子的代碼:
package scut.designmodel.SingletonPattern; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; //單例倉庫類 class StoreHouse { //倉庫商品數(shù)量 private int quantity = 100; //自己在內部實例化 private static StoreHouse ourInstance = new StoreHouse();; //讓外部通過調用getInstance()方法來返回唯一的實例。 public static StoreHouse getInstance() { return ourInstance; } //封閉構造函數(shù) private StoreHouse() { } public void setQuantity(int quantity) { this.quantity = quantity; } public int getQuantity() { return quantity; } } //搬貨工人類 class Carrier{ public StoreHouse mStoreHouse; public Carrier(StoreHouse storeHouse){ mStoreHouse = storeHouse; } //搬貨進倉庫 public void MoveIn(int i){ mStoreHouse.setQuantity(mStoreHouse.getQuantity()+i); } //搬貨出倉庫 public void MoveOut(int i){ mStoreHouse.setQuantity(mStoreHouse.getQuantity()-i); } } //工人搬運測試 public class SinglePattern { public static void main(String[] args){ StoreHouse mStoreHouse1 = StoreHouse.getInstance(); StoreHouse mStoreHouse2 = StoreHouse.getInstance(); Carrier Carrier1 = new Carrier(mStoreHouse1); Carrier Carrier2 = new Carrier(mStoreHouse2); System.out.println("兩個是不是同一個?"); if(mStoreHouse1.equals(mStoreHouse2)){ System.out.println("是同一個"); }else { System.out.println("不是同一個"); } //搬運工搬完貨物之后出來匯報倉庫商品數(shù)量 Carrier1.MoveIn(30); System.out.println("倉庫商品余量:"+Carrier1.mStoreHouse.getQuantity()); Carrier2.MoveOut(50); System.out.println("倉庫商品余量:"+Carrier2.mStoreHouse.getQuantity()); } }
結果:
兩個是不是同一個? 是同一個 倉庫商品余量:130 倉庫商品余量:80
從結果分析,使用了單例模式后,倉庫類就只有一個倉庫實例了,再也不用擔心搬運工人進錯倉庫了?。?!
2.4 優(yōu)點
- 提供了對唯一實例的受控訪問;
- 由于在系統(tǒng)內存中只存在一個對象,因此可以節(jié)約系統(tǒng)資源,對于一些需要頻繁創(chuàng)建和銷毀的對象單例模式無疑可以提高系統(tǒng)的性能;
- 可以根據(jù)實際情況需要,在單例模式的基礎上擴展做出雙例模式,多例模式;
2.5 缺點
- 單例類的職責過重,里面的代碼可能會過于復雜,在一定程度上違背了“單一職責原則”。
- 如果實例化的對象長時間不被利用,會被系統(tǒng)認為是垃圾而被回收,這將導致對象狀態(tài)的丟失。
3. 單例模式的實現(xiàn)方式
3.1 一般情況
餓漢式(最簡單的單例實現(xiàn)方式)
class Singleton { private static Singleton ourInstance = new Singleton(); private Singleton() { } public static Singleton newInstance() { return ourInstance; } }
應用場景:
- 要求直接在應用啟動時加載并初始化
- 單例對象要求初始化速度非常快且占用內存非常小
懶漢式
懶漢式與餓漢式最大的區(qū)別是單例的初始化操作的時機:
- 餓漢式:自動進行單例的初始化
- 懶漢式:有需要的時候才手動調用newInstance()進行單例的初始化操作
class Singleton { private static Singleton ourInstance = null; private Singleton() { } public static Singleton newInstance() { if( ourInstance == null){ ourInstance = new Singleton(); } return ourInstance; } }
應用場景:
- 單例初始化的操作耗時比較長而應用對于啟動速度又有要求
- 單例的占用內存比較大
- 單例只是在某個特定場景的情況下才會被使用,即按需延遲加載單例。
3.2 多線程下的單例模式實現(xiàn)
在多線程的情況下:
- 對于“餓漢式單例模式”:適用,因為JVM只會加載一次單例類;
- 對于“懶漢式單例模式”:不適用,因為“懶漢式”在創(chuàng)建單例時是線程不安全的,多個線程可能會并發(fā)調用 newInstance 方法從而出現(xiàn)重復創(chuàng)建單例對象的問題。
解決方案1:同步鎖
使用同步鎖 synchronized (Singleton.class) 防止多線程同時進入造成instance被多次實例化。
class Singleton { private static Singleton ourInstance = null; private Singleton() { } public static Singleton newInstance() { synchronized (Singleton.class){ if( ourInstance == null){ ourInstance = new Singleton(); } } return ourInstance; } }
解決方案2:雙重校驗鎖
在同步鎖的基礎上( synchronized (Singleton.class) 外)添加了一層if,這是為了在Instance已經(jīng)實例化后下次進入不必執(zhí)行 synchronized (Singleton.class) 獲取對象鎖,從而提高性能。
class Singleton { private static Singleton ourInstance = null; private Singleton() { } public static Singleton newInstance() { if( ourInstance == null){ synchronized (Singleton.class){ if( ourInstance == null){ ourInstance = new Singleton(); } } } return ourInstance; } }
解決方案3:靜態(tài)內部類
在JVM進行類加載的時候會保證數(shù)據(jù)是同步的,我們采用內部類實現(xiàn):在內部類里面去創(chuàng)建對象實例。
只要應用中不使用內部類 JVM 就不會去加載這個單例類,也就不會創(chuàng)建單例對象,從而實現(xiàn)“懶漢式”的延遲加載和線程安全。
class Singleton { //在裝載該內部類時才會去創(chuàng)建單例對象 private static class Singleton2{ private static Singleton ourInstance = new Singleton(); } private Singleton() { } public static Singleton newInstance() { return Singleton2.ourInstance; } }
解決方案4:枚舉類型
最簡潔、易用的單例實現(xiàn)方式,(《Effective Java》推薦)
public enum Singleton{ //定義一個枚舉的元素,它就是Singleton的一個實例 instance; public void doSomething(){ } }
使用方式如下:
Singleton singleton = Singleton.instance; singleton.doSomething();
5. 總結
本文主要對單例模式進行了全面介紹,包括原理和實現(xiàn)方式,接下來我會繼續(xù)講解其他設計模式,有興趣可以繼續(xù)關注
感謝閱讀,希望能幫助到大家,謝謝大家對本站的支持!
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