Android開發(fā)中的單例模式應(yīng)用詳解

本文實例講述了Android開發(fā)中的單例模式應(yīng)用。分享給大家供大家參考，具體如下：

單例模式是應(yīng)用最廣的設(shè)計模式之一，在應(yīng)用這種模式的時候，單例對象的類必須保證只有一個實例存在。許多時候，整個系統(tǒng)只需要擁有一個全局對象，這樣有利于協(xié)調(diào)系統(tǒng)的整體行為。如一個應(yīng)用中，應(yīng)該只有ImageLoader實例，這個ImageLoader實例中又包含網(wǎng)絡(luò)請求、緩存系統(tǒng)、線程池等，很耗資源，因此沒有理由讓他構(gòu)造多個實例。這種不能自由構(gòu)造對象的情況就是使用單例模式的場景。在Android系統(tǒng)中存在很多這種場景，比如最常用的context.getSystemService(),BluetoothAdapter.getDefaultAdapter()等等都是使用的單例模式。下面就列出幾種單例模式的構(gòu)建方式以及各種方式的優(yōu)缺點。

1.懶漢模式

懶漢模式是申明一個靜態(tài)變量，并且在用戶第一次調(diào)用getInstance時進(jìn)行初始化，懶漢模式實現(xiàn)如下：

public class Singleton {
  private static Singleton sInstance;
  private Singleton(){
  }
  public static synchronized Singleton getInstance(){
    if(sInstance == null){
      sInstance = new Singleton();
    }
    return sIntance;
  }
}

getIntance()方法中添加了synchronized關(guān)鍵字，也就是getInstance是一個同步方法，這就是上面所說的在多線程情況下保證單例對象唯一性的手段。但是這樣存在一個問題，即使sInstance已經(jīng)被初始化，每次調(diào)用getInstance都會進(jìn)行同步，這樣會消耗不必要的資源，這也是懶漢單例模式存在的最大問題。懶漢模式的最大優(yōu)點是單例只有在使用的時候才會被實例化，在一定程度上節(jié)約了資源；缺點是第一次加載時需要及時初始化，反應(yīng)稍慢，最大的問題是每次調(diào)用getInstance都進(jìn)行同步，造成不必要的同步開銷。一般不建議使用。

2.Double Check Lock(DCL)實現(xiàn)單例

DCL方式實現(xiàn)單例模式的優(yōu)點是既能夠在需要的時候才初始化單例又能保證線程安全，且單例對象的初始化后調(diào)用getInstance不進(jìn)行同步鎖。實現(xiàn)如下：

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

本程序的亮點在于getInstance()方法中對sIntance進(jìn)行了兩次非空判斷：第一層主要是為了避免不必要的同步，第二層的判斷則是為了在null的情況下創(chuàng)建實例。假設(shè)線程A執(zhí)行到sInstance = new Singleton()的語句，這看起來是原子操作，但并不是，這句代碼會被編譯成多條匯編指令：給Singleton的實例分配內(nèi)存，調(diào)用Singleton的構(gòu)造函數(shù)，初始化成員字段，將sInstance對象指向分配的內(nèi)存空間（此時的sInstance已經(jīng)不是null了）。但是由于Java編譯器允許處理器亂序執(zhí)行，所以上述三個步驟的執(zhí)行順序無法得到保證。這就會導(dǎo)致DCL失效，而且這種難以跟蹤重現(xiàn)的錯誤會隱藏很久。在JDK1.5后，只需要將sInstance的定義改成private volatile static Singleton sInstance = null就可以保證sInstance對象每次都是從內(nèi)存中讀取，就可以使用DCL的寫法來完成單例模式。當(dāng)然，volatile或多或少會影響到性能，但考慮到程序的正確性，還是值得的。DCL的優(yōu)點是資源利用率高，第一次執(zhí)行g(shù)etInstance時單例才會被實例化，效率高。缺點是第一次加載時反應(yīng)稍慢，也由于Java內(nèi)存模型的原因會偶爾失敗。在高并發(fā)環(huán)境下也有一定的缺陷，雖然發(fā)生概率較小。DCL模式是使用最多的單例實現(xiàn)方式，它能夠在需要時才實例化單例，并且在絕大多數(shù)場景下保證單例對象的唯一性，除非你的代碼在并發(fā)場景比較復(fù)雜或者低于JDK6的情況下使用，否則這種方式一定能夠滿足要求。

3.靜態(tài)內(nèi)部類單例模式

DCL雖然在一定程度上解決了資源消耗、多余的同步、線程安全等問題，但是它還是在某些情況下出現(xiàn)失效的問題。這個問題被才會被稱為DCL雙鎖失效。靜態(tài)內(nèi)部類實現(xiàn)代碼如下：

public class Singleton{
   private Singleton(){}
   public static Singleton getInstance(){
       return SingletonHolder.sInstance;
    }
  private static class SingletonHolder {
  private static final Singleton sInstance = new Singleton();
  }
}

當(dāng)?shù)谝淮渭虞d的時候Singleton類時，并不會初始化sInstance，只有第一次在調(diào)用Singleton的getS方法時才會導(dǎo)致sIn被初始化。因此第一次調(diào)用get方法會導(dǎo)致虛擬機(jī)加載SingletonHolder類，這種方法不但保證能夠=線程安全們也能夠，也能夠保證單例對象的唯一性，同時也延遲了單例的實例化，。

4.枚舉單例模式檔

從Java1.5版本起，單元素枚舉實現(xiàn)單例模式成為最佳的方法，實現(xiàn)代碼如下

class Resource{
}
public enum SomeThing {
  INSTANCE;
  private Resource instance;
  SomeThing() {
    instance = new Resource();
  }
  public Resource getInstance() {
    return instance;
  }
}

上面的類Resource是我們要應(yīng)用單例模式的資源，具體可以表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)連接，數(shù)據(jù)庫連接，線程池等等。

獲取資源的方式很簡單，只要 SomeThing.INSTANCE.getInstance() 即可獲得所要實例。下面我們來看看單例是如何被保證的：

首先，在枚舉中我們明確了構(gòu)造方法限制為私有，在我們訪問枚舉實例時會執(zhí)行構(gòu)造方法，同時每個枚舉實例都是static final類型的，也就表明只能被實例化一次。在調(diào)用構(gòu)造方法時，我們的單例被實例化。

也就是說，因為enum中的實例被保證只會被實例化一次，所以我們的INSTANCE也被保證實例化一次。

可以看到，枚舉實現(xiàn)單例還是比較簡單的，除此之外我們再來看一下Enum這個類的聲明：

public abstract class Enum<E extends Enum<E>>
    implements Comparable<E>, Serializable

可以看到，枚舉也提供了序列化機(jī)制。某些情況，比如我們要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸一個數(shù)據(jù)庫連接的句柄，會提供很多幫助。

在上述的幾種單例模式中，存在一種情況它們會出現(xiàn)重復(fù)創(chuàng)建對象的情況，那就是反序列化。通過序列化可以將一個單例的實例對象寫到磁盤，然后再讀回來，從而有效的獲得一個實例。即使構(gòu)造函數(shù)是私有的，反序列化時依然可以通過特殊的途徑去創(chuàng)建類的一個新的實例，相當(dāng)于調(diào)用該類的私有構(gòu)造函數(shù)。反序列化操作提供了一個很特別的鉤子函數(shù)，類中具有一個私有的、被實例化的方法readResolve，這個方法可以讓開發(fā)人員控制對象的反序列化。上述幾個示例中如果要杜絕對象下被反序列化中重新生成對象，那么需要加入如下方法：

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

也就是在readResolve()中將sInstance對象返回，而不是默認(rèn)的重新生成一個新的對象。而對于枚舉，并不存在這個問題，因為即使反序列化也不會生成新的實例。

5.使用容器實現(xiàn)單例模式

看看這種實現(xiàn)方式：

public class SingletonManager {
private static Map<String,Object> objMap = new HashMap<String,Object>();
private SingletonManager();
public static viud registerServuce(String key,Object instance){
   if(!objMap.containsKey(key){
     objMao.put(key,instance);
}
}
public static Object getService(String key){
  return objMap.get(key);
}
}

在程序初始化的時候，將多種單例類型注入到一個統(tǒng)一的管理類中，在使用時根據(jù)Key獲取對象對應(yīng)類型的獨享，這種方式使得我們可以管理多種類型的單例，并且在使用時可以通過統(tǒng)一的接口進(jìn)行獲取操作，降低了用戶的使用成本，也對用戶隱藏了具體的實現(xiàn)，降低了耦合度。

總結(jié)：

不管以哪種方式實現(xiàn)單例模式，它們的核心原理都是將構(gòu)造函數(shù)私有化，并且通過靜態(tài)方法獲取一個唯一的實例，在獲取這個的過程中必須保證線程安全、防止反序列化導(dǎo)致重新生成實例對象等問題。選擇哪種方式取決于項目本身，如是否是復(fù)雜的并發(fā)環(huán)境、JDK版本過低、單例對象的資源消耗等。

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希望本文所述對大家Android程序設(shè)計有所幫助。