【設(shè)計(jì)模式與Android】單例模式——獨(dú)一無(wú)二的皇帝

什么是單例模式

所謂單例模式，就是確保某一個(gè)類(lèi)只有一個(gè)實(shí)例，而且自行實(shí)例化并向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例的設(shè)計(jì)模式。單例模式是最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)模式，也是應(yīng)用最廣的設(shè)計(jì)模式。一般用于避免產(chǎn)生多個(gè)對(duì)象消耗過(guò)多的資源或者某種類(lèi)型的對(duì)象必須獨(dú)一無(wú)二的情景。

單例模式的實(shí)現(xiàn)方式

（1）餓漢式

單例模式極其簡(jiǎn)單，僅有一個(gè)單例類(lèi)。既然常用于確保某種類(lèi)型的對(duì)象必須獨(dú)一無(wú)二的情景，那么我們可以用皇帝來(lái)舉例。代碼如下：

從上述代碼中可以看到，類(lèi)不能通過(guò)new的形式構(gòu)造對(duì)象，只能用方法來(lái)獲取唯一的靜態(tài)對(duì)象。這種在聲明的時(shí)候就初始化的實(shí)現(xiàn)方式就叫做餓漢式。

（2）懶漢式

與餓漢式不同，懶漢式只有在第一次調(diào)用方式時(shí)才進(jìn)行初始化。實(shí)現(xiàn)代碼如下：

懶漢式在方法中添加了synchronized關(guān)鍵字，可以在多線程情況下確保單例對(duì)象獨(dú)一無(wú)二。但即使已經(jīng)被初始化，每次調(diào)用還會(huì)進(jìn)行同步，會(huì)消耗不必要的資源，并且第一次加載時(shí)進(jìn)行實(shí)例化會(huì)拖慢反應(yīng)速度，因此懶漢式一般不建議使用。但懶漢式并非一無(wú)是處，如果一直沒(méi)有人用的話，就不會(huì)創(chuàng)建實(shí)例，則是節(jié)約空間。這是以時(shí)間換空間的實(shí)現(xiàn)方式，與餓漢式的以空間換時(shí)間各有所長(zhǎng)。

還記得語(yǔ)文老師講課外文學(xué)知識(shí)題的“禪杖就是魯智深，戒刀就是武松，板斧就是李逵”的規(guī)律嗎？注意上面代碼的getIntance()方法，實(shí)戰(zhàn)中見(jiàn)到getIntance()就是單例模式的準(zhǔn)確率八九不離十。

（3）DCL式

Double Check Lock（以下簡(jiǎn)稱(chēng)DLC）實(shí)現(xiàn)單例模式既能夠在需要時(shí)才初始化對(duì)象，又能保證線程安全。代碼如下：

DCL可以保證無(wú)論何時(shí)讀取這個(gè)變量，都是讀到內(nèi)存中最新的值，無(wú)論何時(shí)寫(xiě)這個(gè)變量，都可以立即寫(xiě)到內(nèi)存中。DCL是目前單例模式最常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)方式。

（4）靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)式

DCL盡管能完美解決資源消耗、同步多余、線程不安全的問(wèn)題，卻有低概率在并發(fā)場(chǎng)景比較復(fù)雜的情況下失效（少見(jiàn)于J2EE和Hadoop等場(chǎng)景，絕少見(jiàn)于Android場(chǎng)景）。因此在對(duì)性能要求極高的情況下我們可以采取靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)式來(lái)實(shí)現(xiàn)單例模式。代碼如下：

靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)式利用ClassLoader機(jī)制來(lái)保證初始化時(shí)僅有一個(gè)線程，不但不會(huì)造成性能損耗，還是天衣無(wú)縫的安全方式。

（5）單例模式的容器式管理

還是拿皇帝舉例子，天下可能有多個(gè)皇帝，一個(gè)軟件也可能有多個(gè)單例對(duì)象。舉唐玄宗李隆基和大燕皇帝安祿山的對(duì)立的例子不是太恰當(dāng)，畢竟幾乎沒(méi)有史書(shū)認(rèn)同安祿山是合法皇帝。我就舉一個(gè)大家耳熟能詳?shù)睦?/span>——《三國(guó)演義》第80回講述了中國(guó)歷史上第一次同時(shí)存在兩位被后世的歷史學(xué)家認(rèn)定為合法皇帝（曹丕和劉備）的局面，也是最著名的一次。我們先建立一個(gè)管理類(lèi)：

然后就可以管理多個(gè)單例對(duì)象了：

幾年后，孫權(quán)登基，天下又有了新的皇帝，寫(xiě)法以此類(lèi)推。

Android源碼中的單例模式

（1）Application

Application是Android中最典型，也是最常見(jiàn)的單例模式。用戶重寫(xiě)Application類(lèi)也只重寫(xiě)一個(gè)。

（2）Activity

Activity在singleInstance啟動(dòng)模式下只有一個(gè)實(shí)例，并且這個(gè)實(shí)例獨(dú)立運(yùn)行在一個(gè)Task中，不允許有別的Activity存在，這也是一種單例模式。

（3）Service

Service用bindService()啟動(dòng)之后，無(wú)論再啟動(dòng)多少次，都只會(huì)調(diào)用onStartCommand()而不會(huì)再調(diào)用onCreate()，因?yàn)槊看握{(diào)用的Service都是同一對(duì)象。

（4）各種Manager

Android中有很多管理類(lèi)，比如WindowManager、PowerManager、SensorManager、ActivityManager、StorageManager以及ServiceManager等等，這些管理類(lèi)分別對(duì)某些資源進(jìn)行操作，為了避免對(duì)同一資源的同時(shí)操作，也為了節(jié)約資源，都采取了單例模式。

（5）UID

在Picasso和Glide等框架流行起來(lái)之前，最常見(jiàn)的圖片加載框架非Universal-Image-Loader（以下簡(jiǎn)稱(chēng)UID）莫屬，UID的初始化方式如下：

這里又見(jiàn)到了熟悉的getIntance()，根據(jù)思維定式判定這是單例模式。

Android開(kāi)發(fā)中如何利用單例模式

（1）當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象需要較多資源時(shí)，比如讀取配置或依賴(lài)較多其他對(duì)象時(shí)，可以用創(chuàng)建一個(gè)單例對(duì)象常駐內(nèi)存的方式解決這個(gè)問(wèn)題。

（2）當(dāng)一個(gè)對(duì)象需要經(jīng)常調(diào)用所以需要反復(fù)創(chuàng)建、銷(xiāo)毀時(shí)，為了減少內(nèi)存開(kāi)支，可以用單例模式來(lái)減少創(chuàng)建、銷(xiāo)毀該對(duì)象的資源浪費(fèi)。

（3）當(dāng)需要對(duì)同一個(gè)資源進(jìn)行操作時(shí)（例如File I/O），可以創(chuàng)建一個(gè)FileManager，這樣內(nèi)存里只有一個(gè)實(shí)例，避免了對(duì)同一個(gè)資源的同時(shí)操作。

需要注意的幾個(gè)問(wèn)題

（1）單例模式必然有static修飾符，如果持有Activity的Context，很容易造成OOM，因此盡量使用Application的Context；此外有多少初學(xué)者在Activity銷(xiāo)毀時(shí)忘記銷(xiāo)毀視頻或地圖的單例對(duì)象而吃了大虧？

（2）在不需要獨(dú)一無(wú)二的對(duì)象的時(shí)候不要采用單例模式，譬如自定義控件就是最不適合單例模式的場(chǎng)景。

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