Android设计模式探讨--单例模式

核心原则:将构造函数私有化,通过一个静态内部方法来获取唯一实例.

单例模式的定义:确保某个类只有一个实例,避免产生多个对象来消耗过度资源。
下面介绍几种常见实现单例模式的方法。

饿汉模式
它是在声明该静态类时该对象已经存在,并且初始化了.

public class Singleton{
  private  static Singleton mInstance = new Singleton();//注意这里的static,因为下面调用获取到该实例的是静态方法.
  public static Singleton getInstance() {//静态方法
    return mInstance;
  }
  private Singleton() {//注意此处的构造函数必须要用private来修饰
  }
}

优点:写的比较简单,线程安全.
缺点:消耗点资源,因为即使你不用该单例,静态存储空间中仍然会分配空间给该实例.

懒汉模式
它是懒加载的模式.用的时候加载,不用的时候不占用空间

public class Singleton{
private static Singleton mInstance;
public static synchronized Singleton getInstance() {//注意这里必须要加synchronized,否则多线程调用就会有问题,获取到不唯一的实例.
  if(mInstance == null) {
     mInstance =new Singleton();
  }
  return mInstance;
}
}

优点:多线程安全,比饿汉模式好点,它是需要的时候才实例化Singleton对象。
缺点:调用getInstance的时候因为加了synchronized锁,所以其他的线程调用的时候必须等待,这样造成了不必要的资源开销。

DCL模式
Double Check Lock 模式,用的时候初始化,而且不需要getInstance方法进行同步

public class Singleton{
    private static volatile Singleton mInstance;//注意volatile这个关键字
    public static Singleton getInstance() {
       if(mInstance == null) {//第一次检查
          synchronized(Singleton.class){//锁的是Singleton.class文件确保多线程安全
          if(mInstance == null) {//第二次检查
                mInstance =new Singleton();
           }
      }
   }
    return mInstance;
  }

}

volatile 这个关键字必须要用的原因
上面代码中mInstance =new Singleton(); 其实并不是一个原子操作,编译后大致做了下面3件事情
1)给Singleton分配内存空间
2)构造函数,初始化成员变量
3)mInstance对象指向Singleton分配出来的存储空间中

问题在于 Java编译器允许处理器乱序执行,所以上面的可能是1->3->2 比如两个线程A,B分别调用了getInstance 静态函数,A执行了 1->3->2的顺序,当执行3的时候,B线程call getInstance 静态函数获取到的mInstance是非空的,直接返回,这个时候B线程直接用这个实例就会有问题,因为此时该实例还没有初始化.这样调用的话就会报错.
基于上面的原因 JDK1.5之后引入了volatile这个关键字,使编译器每次都是按1->2->3顺序执行,这样就不会有多线程的问题,线程也安全。

DCL的优点:资源的利用率高,只有在使用的时候才初始化对应的空间.而且高效的实现线程同步.
DCL的缺点:使用了volatile关键字,第一次加载的速度上稍微慢了点.

静态内部类
它是利用了Java虚拟机加载类的特性来解决了线程安全,资源消耗等问题.

  public  class Singleton {

       private Singleton() {
        }

        public static Singleton getInstance() {
            return SingletonHolder.mInstance;
        }

        public static class SingletonHolder {
            private static final Singleton mInstance = new Singleton()
        }

 }

这种方式, 通过JVM的类加载方式(虚拟机会保证一个类的初始化在多线程环境中被正确的加锁、同步), 来保证了多线程并发访问的正确性,由于静态内部类的加载特性--在使用时候才加载,所以实现了懒加载的模式。

优点:
实现线程安全,实现懒加载
缺点:
必须依赖Java虚拟机

枚举单例

public enum Singleton{
INSTANCE;
}

优点:单元素枚举不仅能避免多线程同步问题,防止反序列化时重新创建新的对象

Android 用单例的例子

 
public final class InputMethodManager {
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;
        }
    }
....

如InputMethodManager利用了懒加载的模式,但是线程不安全.没有加volatile关键字

public static synchronized CalendarDatabaseHelper getInstance(Contextcontext)  
{  
    if (sSingleton == null)  
    {  
       sSingleton = newCalendarDatabaseHelper(context);  
    }  
        return sSingleton;  
}  

采用懒汉模式的CalendarDatabaseHelper类,对Calendar数据库操作

结论:
1)实现单例模式分3步:构造器私有化,声明私有静态变量,提供静态获取实例的方法.
2)如果是单线程推荐懒加载模式,如果是多线程推荐静态内部类的方式实现单例
3)对数据库操作,对资源访问,对IO操作等最好提供单例模式来处理

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