【Android设计模式应用】 谈谈Android中的单例模式，程序员进阶

//懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化自己
public class Singleton {
//私有的构造函数
private Singleton() {}
//私有的静态变量
private static Singleton single=null;
//暴露的公有静态方法
public static Singleton getInstance() {
if (single == null) {
single = new Singleton();
}
return single;
}
}

• 一般来说懒汉式分为三个部分，私有的构造方法，私有的全局静态变量，公有的静态方法
• 起到重要作用的是静态修饰符static关键字，我们知道在程序中，任何变量或者代码都是在编译时由系统自动分配内存来存储的，而所谓静态就是指在编译后所分配的内存会一直存在，直到程序退出内存才会释放这个空间，因此也就保证了单例类的实例一旦创建，便不会被系统回收，除非手动设置为null。
• 这种方式创建的缺点是存在线程不安全的问题，解决的办法就是使用synchronized 关键字，便是单例模式的第二种写法了。

懒汉式(线程安全)

public class Singleton {
//私有的静态变量
private static Singleton instance;
//私有的构造方法
private Singleton (){}；
//公有的同步静态方法
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}

• 这种单例实现方式的getInstance（）方法中添加了synchronized 关键字，也就是告诉Java（JVM）getInstance是一个同步方法。
• 同步的意思是当两个并发线程访问同一个类中的这个synchronized同步方法时，一个时间内只能有一个线程得到执行，另一个线程必须等待当前线程执行完才能执行，因此同步方法使得线程安全，保证了单例只有唯一个实例。
• 但是它的缺点在于每次调用getInstance（）都进行同步，造成了不必要的同步开销。这种模式一般不建议使用。

饿汉式(线程安全)

//饿汉式单例类.在类初始化时，已经自行实例化
public class Singleton {
//static修饰的静态变量在内存中一旦创建，便永久存在
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}

• 饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用，以后不再改变，所以天生是线程安全的。其中instance=new Singleton()可以写成：

static {
instance = new Singleton();
}

• 属于变种的饿汉单例模式，也是基于classloder机制避免了多线程的同步问题，instance在类装载时就实例化了。

DCL双重校验模式

public class Singleton {
private static Singleton singleton; //静态变量
private Singleton (){} //私有构造函数
public static Singleton getInstance() {
if (singleton == null) { //第一层校验
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) { //第二层校验
singl
eton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}

• 这种模式的特殊之处在于getInstance（）方法上，其中对singleton进行了两次判断是否空，第一层判断是为了避免不必要的同步，第二层的判断是为了在null的情况下才创建实例。

具体我们来分析一下： 假设线程A执行到了singleton = new Singleton(); 语句，这里看起来是一句代码，但是它并不是一个原子操作，这句代码最终会被编译成多条汇编指令，它大致会做三件事情：

1. 给Singleton的实例分配内存
2. 调用Singleton（）的构造函数，初始化成员字段
3. 将singleton对象指向分配的内存空间（即singleton不为空了）

但是在JDK1.5之后，官方给出了volatile关键字，将singleton定义的代码,为了解决DCL失效的问题。

private volatile static Singleton singleton; //使用volatile 关键字

静态内部类单例模式

public class Singleton {
private Singleton (){} ;//私有的构造函数
public static final Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
//定义的静态内部类
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); //创建实例的地方
}
}

• 第一次加载Singleton 类的时候并不会初始化INSTANCE ，只有第一次调用Singleton 的getInstance（）方法时才会导致INSTANCE 被初始化。
• 因此，第一次调用getInstance（）方法会导致虚拟机加载SingletonHolder 类，这种方式不仅能够确保单例对象的唯一性，同时也延迟了单例的实例化。

枚举单例

前面的几种单例模式实现方式，一般都会稍显麻烦，或是在某些特定的情况下出现一些状况。下面介绍枚举单例模式的实现：

public enum Singleton { //enum枚举类
INSTANCE;
public void whateverMethod() {

}
}

枚举单例模式最大的优点就是写法简单，枚举在java中与普通的类是一样的，不仅能够有字段，还能够有自己的方法，最重要的是默认枚举实例是线程安全的，并且在任何情况下，它都是一个单例。即使是在反序列化的过程，枚举单例也不会重新生成新的实例。而其他几种方式，必须加入如下方法：

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

这样的话，才能保证反序列化时不会生成新的方法

使用容器实现单例模式

public class SingletonManager {
private static Map objMap = new HashMap();//使用HashMap作为缓存容器
private Singleton() {
}
public static void registerService(String key, Objectinstance) {
if (!objMap.containsKey(key) ) {
objMap.put(key, instance) ;//第一次是存入Map
}
}
public static ObjectgetService(String key) {
return objMap.get(key) ;//返回与key相对应的对象
}
}

• 在程序的初始，将多种单例模式注入到一个统一的管理类中，在使用时根据key获取对应类型的对象。

场景应用

1. 那么什么时候需要考虑使用单例模式呢？

• 系统只需要一个实例对象，如系统要求提供一个唯一的序列号生成器或资源管理器，或者需要考虑资源消耗太大而只允许创建一个对象。
• 客户调用类的单个实例只允许使用一个公共访问点，除了该公共访问点，不能通过其他途径访问该实例。

2. 下面我们结合Android中一些源码来分析一下下

Android中常用的EventBus框架

• 我们可以看看EventBus中的如何使用单例模式的，主要是使用双重检查DCL

static volatile EventBus defaultInstance;
public static EventBus getDefault() {
if (defaultInstance == null) {
synchronized (EventBus.class) {
if (defaultInstance == null) {
defaultInstance = new EventBus();
}
}
}
return defaultInstance;
}

这样的话它的资源利用率会很高，并且第一次执行的时候，是单例对象才会被实例化，但是第一次加载的时候会稍慢，可以被接受

LayouInflater的单例模式实现

• 基本用法

LayoutInflater mInflater = LayoutInflater.from(this);

上边的写法估计没有人会陌生,获取LayoutInflater 的实例,我们一起看看具体的源码实现:

1. 通过LayoutInflater.from(context)来获取LayoutInflater服务

/**

• Obtains the LayoutInflater from the given context.
  */
  public static LayoutInflater from(Context context) {
  LayoutInflater LayoutInflater =
  (LayoutInflater) context.getSystemService(Context.LAYOUT_INFLATER_SERVICE);
  if (LayoutInflater == null) {
  throw new AssertionError(“LayoutInflater not found.”);
  }
  return LayoutInflater;
  }

2. 看看context.getSystemService是怎么工作的,context的实现类是ContextImpl类，点进去看一下

@Override
public Object getSystemService(String name) {
return SystemServiceRegistry.getSystemService(this, name);
}

3. 进入到SystemServiceRegistry类中

/**

• Gets a system service from a given context.
  */
  public static Object getSystemService(ContextImpl ctx, String name) {
  ServiceFetcher fetcher = SYSTEM_SERVICE_FETCHERS.get(name);
  return fetcher != null ? fetcher.getService(ctx) : null;
  }

• 到这里了相信各位已经感觉这是上述说的使用容器实现单例模式了，对比一下，果然是

private static final HashMap> SYSTEM_SERVICE_FETCHERS =
new HashMap>();

• 使用map通过键值对的方式保存系统服务。在调用registerService的时候注入。

/**

• Statically registers a system service with the context.
• This method must be called during static initialization only.
  */
  private static void registerService(String serviceName, Class serviceClass,
  ServiceFetcher serviceFetcher) {
  SYSTEM_SERVICE_NAMES.put(serviceClass, serviceName);
  SYSTEM_SERVICE_FETCHERS.put(serviceName, serviceFetcher);
  }

4. 我们可以再看看这些服务都是在什么时候注册的

static {

registerService(Context.LAYOUT_INFLATER_SERVICE, LayoutInflater.class,
new CachedServiceFetcher() {
@Override
public LayoutInflater createService(ContextImpl ctx) {
return new PhoneLayoutInflater(ctx.getOuterContext());
}});
}

注册的

static {

registerService(Context.LAYOUT_INFLATER_SERVICE, LayoutInflater.class,
new CachedServiceFetcher() {
@Override
public LayoutInflater createService(ContextImpl ctx) {
return new PhoneLayoutInflater(ctx.getOuterContext());
}});
}