Android常见设计模式三：单例模式

对于开发人员来说，设计模式有时候就是一道坎，但是设计模式又非常有用，过了这道坎，它可以让你水平提高一个档次。而在android开发中，必要的了解一些设计模式又是必须的，因为设计模式在Android源码中，可以说是无处不在。对于想系统的学习设计模式的同学，这里推荐一本书，《大话设计模式》。

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Android常用设计模式系列：

面向对象的基础特征
面向对象的设计原则
单例模式
模板模式
适配器模式
工厂模式
代理模式
原型模式
策略模式
Build模式
观察者模式
装饰者模式
中介模式
门面模式

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单例模式

单列模式是非常常见的设计模式之一，写个笔记，记录一下我的学习过程和心得。

首先了解一些单例模式的定义。

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。

这样做有以下几个优点

• 对于那些比较耗内存的类，只实例化一次可以大大提高性能，尤其是在移动开发中。
• 保持程序运行的时候该中始终只有一个实例存在内存中

由单例的定义，可以分析出，实现一个单例，有以下几个要点

• 构造函数必须私有化，防止外部调用构造函数进行实例。
• 提供静态函数获得该单例。

单例主要有两种种实现方式，懒汉模式和饿汉模式。

懒汉模式：

在类加载时，不创建实例，因此类加载速度快，但运行时获取对象的速度慢，代码如下

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

} 

懒汉模式实现要点

• 单例使用volatile修饰。
• 单例实例化时，要用synchronized 进行同步处理。
• 双重null判断

饿汉模式：

在类加载时就完成了初始化，所以类加载较慢，但获取对象的速度快，代码如下

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

两种实现模式各有优缺点，综合来说，个人比较偏向于懒汉模式。

并发测试

至于单例的并发测试，可以使用CountDownLatch，使用await()等待锁释放，使用countDown()释放锁从而达到并发的效果。可以见下面的代码

    public static void main(String[] args) {
        final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
        int threadCount = 1000;
        for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
            new Thread() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        latch.await();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Singleton.getInstance().hashCode());
                }
            }.start();
        }
        latch.countDown();
    }

看看打印出来的hashCode会不会出现不一样即可，理论上是全部都一样的。

应用广泛

在Android开发中，很多地方用到了单例。

比如大名鼎鼎的 Android-Universal-Image-Loader中的单例

    private volatile static ImageLoader instance;
    /** Returns singleton class instance */
    public static ImageLoader getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (ImageLoader.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new ImageLoader();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

而Android 源码中单例也是非常的多，如InputMethodManager 中的单例

static InputMethodManager sInstance;
    public static InputMethodManager getInstance() {
        synchronized (InputMethodManager.class) {
            if (sInstance == null) {
                IBinder b = ServiceManager.getService(Context.INPUT_METHOD_SERVICE);
                IInputMethodManager service = IInputMethodManager.Stub.asInterface(b);
                sInstance = new InputMethodManager(service, Looper.getMainLooper());
            }
            return sInstance;
        }
    }

AccessibilityManager 中的单例

   private static AccessibilityManager sInstance;
    public static AccessibilityManager getInstance(Context context) {
        synchronized (sInstanceSync) {
            if (sInstance == null) {
                final int userId;
                if (Binder.getCallingUid() == Process.SYSTEM_UID
                        || context.checkCallingOrSelfPermission(
                        Manifest.permission.INTERACT_ACROSS_USERS)
                        == PackageManager.PERMISSION_GRANTED
                        || context.checkCallingOrSelfPermission(
                        Manifest.permission.INTERACT_ACROSS_USERS_FULL)
                        == PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
                    userId = UserHandle.USER_CURRENT;
                } else {
                    userId = UserHandle.myUserId();
                }
                IBinder iBinder = ServiceManager.getService(Context.ACCESSIBILITY_SERVICE);
                IAccessibilityManager service = IAccessibilityManager.Stub.asInterface(iBinder);
                sInstance = new AccessibilityManager(context, service, userId);
            }
        }
        return sInstance;
    }

总结

总结一下单例模式的优缺点

优点

1.在单例模式中，活动的单例只有一个实例，对单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例。这样就 防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例
2.单例模式具有一定的伸缩性，类自己来控制实例化进程，类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。
3.提供了对唯一实例的受控访问。
4.由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以 节约系统资源，当 需要频繁创建和销毁的对象时单例模式无疑可以提高系统的性能。
5.避免对共享资源的多重占用。

缺点

1.不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。
2.由于单利模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
3.单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。
4.滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。

适用场景：

单例模式只允许创建一个对象，因此节省内存，加快对象访问速度，因此对象需要被公用的场合适合使用，如多个模块使用同一个数据源连接对象等等。如：

1. 需要频繁实例化然后销毁的对象。
2. 创建对象时耗时过多或者耗资源过多，但又经常用到的对象。
3. 有状态的工具类对象。
4. 频繁访问数据库或文件的对象。