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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