最近在寫(xiě)項(xiàng)目的同時(shí)也用到了單例模式，kotlin的單例還不是很會(huì)寫(xiě)，現(xiàn)在就總結(jié)下java寫(xiě)法對(duì)應(yīng)的kotlin是如何寫(xiě)的。
- 餓漢式
- 懶漢式
- 線(xiàn)程安全的懶漢式
- 雙重校驗(yàn)鎖式
- 靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)式
單例模式的基本思想就是在程序運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)重復(fù)創(chuàng)建要使用的對(duì)象，有且只創(chuàng)建一次。這就需要用到kotlin中的object和companion object(伴生對(duì)象)，因?yàn)樗麄兛梢猿洚?dāng)java下的static。
餓漢式實(shí)現(xiàn)
- java
public class Singleton{
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
- kotlin
object Singleton
可以看到kotlin的餓漢單例實(shí)現(xiàn)只有一行代碼。用到了object關(guān)鍵字，object關(guān)鍵字定義一個(gè)類(lèi)并同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例(就是一個(gè)對(duì)象)。它其中的一種使用場(chǎng)景就是對(duì)象聲明定義單例。
與類(lèi)一樣，一個(gè)對(duì)象聲明也可以包含屬性、方法、初始化語(yǔ)句塊等的聲明。唯一不允許的就是構(gòu)造方法(包括主構(gòu)造方法和從構(gòu)造方法)。與普通類(lèi)的實(shí)例不同，對(duì)象聲明在定義的時(shí)候就立即創(chuàng)建了，不需要在代碼的其他地方調(diào)用構(gòu)造方法。為對(duì)象聲明定義一個(gè)構(gòu)造方法是沒(méi)有意義的。
與變量一樣，對(duì)象聲明允許使用對(duì)象名.字符的方法來(lái)調(diào)用方法和訪(fǎng)問(wèn)屬性。
下面是kotlin餓漢式編譯成java代碼后的代碼，幫助我們理解。
public final class Singleton {
public static final Singleton INSTANCE;
static {
Singleton var0 = new Singleton();
INSTANCE = var0;
}
}
可以看到編譯后的Java代碼，直接將初始化對(duì)象的代碼放在了靜態(tài)代碼塊中。
餓漢式實(shí)現(xiàn)
- java
public class Singleton{
private static Singleton instance;
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
if(instance == null){
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
- kotlin
class Singleton private constructor(){
companion object{
private var instance:Singleton? = null
get(){
if(field == null){
field = Singleton()
}
return field
}
fun get():Singleton{
return instance!!//!!表示當(dāng)前對(duì)象不為空的情況下執(zhí)行
}
}
}
這里使用了伴生對(duì)象，在其內(nèi)部創(chuàng)建對(duì)象并調(diào)用get()方法返回。
看看kotlin代碼編譯成java代碼的樣子：
public final class Singleton {
private static Singleton instance;
public static final Singleton.Companion Companion = new Singleton.Companion((DefaultConstructorMarker)null);
private Singleton() {
}
// $FF: synthetic method
public Singleton(DefaultConstructorMarker $constructor_marker) {
this();
}
public static final class Companion {
//創(chuàng)建單例對(duì)象
private final Singleton getInstance() {
if (Singleton.instance == null) {
Singleton.instance = new Singleton((DefaultConstructorMarker)null);
}
return Singleton.instance;
}
private final void setInstance(Singleton var1) {
Singleton.instance = var1;
}
@NotNull
public final Singleton get() {
Singleton var10000 = ((Singleton.Companion)this).getInstance();
if (var10000 == null) {
Intrinsics.throwNpe();
}
return var10000;
}
private Companion() {
}
// $FF: synthetic method
public Companion(DefaultConstructorMarker $constructor_marker) {
this();
}
}
}
線(xiàn)程安全的懶漢式實(shí)現(xiàn)
- java
public class Singleton{
private static Singleton instance;
private Singleton(){}
public static synchronized Singleton getInstance(){//使用同步鎖
if(instance == null){
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
- kotlin
class Singleton private constructor(){
companion object{
private var instance: Singleton? = null
get(){
if(field == null){
field = Singleton()
}
return field
}
@Synchronized
fun get(): Singleton{
return instance!!
}
}
}
在kotlin中如果需要將方法聲明為同步，需要添加 @Synchronized注解。
康康編譯為java代碼的樣子：
public final class Singleton {
private static Singleton instance;
public static final Singleton.Companion Companion = new Singleton.Companion((DefaultConstructorMarker)null);
private Singleton() {
}
// $FF: synthetic method
public Singleton(DefaultConstructorMarker $constructor_marker) {
this();
}
public static final class Companion {
private final Singleton getInstance() {
if (Singleton.instance == null) {
Singleton.instance = new Singleton((DefaultConstructorMarker)null);
}
return Singleton.instance;
}
private final void setInstance(Singleton var1) {
Singleton.instance = var1;
}
//get()方法 使用了同步鎖
@NotNull
public final synchronized Singleton get() {
Singleton var10000 = ((Singleton.Companion)this).getInstance();
if (var10000 == null) {
Intrinsics.throwNpe();
}
return var10000;
}
private Companion() {
}
// $FF: synthetic method
public Companion(DefaultConstructorMarker $constructor_marker) {
this();
}
}
}
雙重校驗(yàn)鎖式實(shí)現(xiàn)
- java
public class Singleton{
private volatile static Singleton instance;
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
if(instance == null){
synchronized(Singleton.class){
if(instance == null){
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
雙重鎖模式應(yīng)該是日常開(kāi)發(fā)中比較常用的一種形式了，現(xiàn)在復(fù)習(xí)下其中的知識(shí)點(diǎn)。
- 第一次判斷singleton是否為null
第一次判斷是在synchronized同步代碼塊外進(jìn)行判斷，由于單例模式只會(huì)創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例，并通過(guò)getInstance方法返回singleton對(duì)象，所以第一次判斷是為了在singleton對(duì)象已經(jīng)創(chuàng)建的情況下，避免進(jìn)入同步代碼塊，提升效率。
- 第二次判斷singleton是否為null
第二次是為了避免以下情況的發(fā)生。
(1)假設(shè)：線(xiàn)程A已經(jīng)經(jīng)過(guò)第一次判斷，判斷singleton=null,準(zhǔn)備進(jìn)入同步代碼塊。
(2)此時(shí)，線(xiàn)程B獲得時(shí)間片，由于線(xiàn)程A并沒(méi)有創(chuàng)建實(shí)例，所以判斷singleton仍為null,所以線(xiàn)程B創(chuàng)建了實(shí)例singleton。
(3)此時(shí)，線(xiàn)程A再次獲得時(shí)間片，由于剛經(jīng)過(guò)第一次判斷singleton為null(不會(huì)重復(fù)判斷)，進(jìn)入同步代碼快，這個(gè)時(shí)候如果不加入第二次判斷的話(huà)，線(xiàn)程A又會(huì)創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例singleton,就不滿(mǎn)足單例模式的需求，所以第二次判斷是很有必要的。
- 加volatile關(guān)鍵字的原因
第一，volatile可以保證可見(jiàn)性和原子性，同時(shí)保證JVM對(duì)指令不會(huì)進(jìn)行重排列。
第二，對(duì)象的創(chuàng)建不是一步完成的，是一個(gè)符合操作，需要三個(gè)指令。
singleton = new Singleton() 為例子
指令1：獲取singleton對(duì)象的內(nèi)存地址
指令2：初始化singleton對(duì)象
指令3：將這塊內(nèi)存地址指向引用變量singleton
由于volatile禁止JVM對(duì)指令進(jìn)行重排序，所以創(chuàng)建對(duì)象的過(guò)程仍然或按照指令1-2-3有序的執(zhí)行。
若沒(méi)有volatile關(guān)鍵字，在多線(xiàn)程的情況下，假設(shè)線(xiàn)程A正常創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例，那么指定執(zhí)行的順序可能2-1-3，當(dāng)執(zhí)行到指令1的時(shí)候，線(xiàn)程B執(zhí)行g(shù)etInstance方法，獲取到的，可能是對(duì)象的一部分，或者是不正確的對(duì)象，程序可能就會(huì)報(bào)異常信息。
- kotlin
class SingletonDemo private constructor() {
companion object {
val instance: SingletonDemo by lazy(mode = LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED) {
SingletonDemo() }
}
}
看到這種寫(xiě)法，哇，真的比java少了很多代碼，但是越簡(jiǎn)單的代碼就會(huì)包含越多的信息點(diǎn)，我們需要理解為什么要這樣做。這里用到了by lazy(),kotlin的委托屬性的延遲屬性。
延遲屬性：其值只在首次訪(fǎng)問(wèn)時(shí)計(jì)算。委托屬性具體可參考官方文檔。
lazy函數(shù)返回一個(gè)對(duì)象，該對(duì)象具有一個(gè)名為getValue且簽名正確的方法，因此可以把它與by關(guān)鍵字一起使用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)委托屬性。默認(rèn)情況下，lazy函數(shù)是線(xiàn)程安全的，如果需要可以設(shè)置其它選項(xiàng)來(lái)高速它要使用哪個(gè)鎖，或者完全避開(kāi)同步，如果該類(lèi)永遠(yuǎn)不會(huì)在多線(xiàn)程環(huán)境中使用。
下面來(lái)看看源碼加深理解：
public actual fun <T> lazy(mode: LazyThreadSafetyMode, initializer: () -> T): Lazy<T> =
//三種模式
when (mode) {
LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED -> SynchronizedLazyImpl(initializer)
LazyThreadSafetyMode.PUBLICATION -> SafePublicationLazyImpl(initializer)
LazyThreadSafetyMode.NONE -> UnsafeLazyImpl(initializer)
}
...
}
進(jìn)入了SynchronizedLazyImpl():
internal object UNINITIALIZED_VALUE
private class SynchronizedLazyImpl<out T>(initializer: () -> T, lock: Any? = null) : Lazy<T>, Serializable {
private var initializer: (() -> T)? = initializer
@Volatile private var _value: Any? = UNINITIALIZED_VALUE
// final field is required to enable safe publication of constructed instance
private val lock = lock ?: this
override val value: T
get() {
//判斷是否已經(jīng)初始化過(guò)，如果初始化過(guò)直接返回，不在調(diào)用高級(jí)函數(shù)內(nèi)部邏輯
val _v1 = _value
if (_v1 !== UNINITIALIZED_VALUE) {
@Suppress("UNCHECKED_CAST")
return _v1 as T
}
return synchronized(lock) {
val _v2 = _value
if (_v2 !== UNINITIALIZED_VALUE) {
@Suppress("UNCHECKED_CAST") (_v2 as T)
} else {
val typedValue = initializer!!()//調(diào)用高級(jí)函數(shù)獲取其返回值
_value = typedValue//將返回值賦值給_value,用于下次判斷時(shí)，直接返回高級(jí)函數(shù)的返回值
initializer = null
typedValue
}
}
}
//省略部分代碼
}
靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)式實(shí)現(xiàn)
- java
public class Singleton{
private static class SingletonHolder{
private static Singleton instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance(){
return SingletonHolder.instance;
}
}
- kotlin
class Singleton private constructor(){
companion object{
val instance = SingletonHolder.holder
}
private object SingletonHolder{
val holder = Singleton()
}
}
注意
對(duì)象聲明(object)不是一個(gè)表達(dá)式，不能用在賦值語(yǔ)句的右邊。
對(duì)象聲明的初始化是線(xiàn)程安全的并且在首次訪(fǎng)問(wèn)時(shí)進(jìn)行。
對(duì)象聲明不能在局部作用域(即不能直接嵌套在函數(shù)內(nèi)部)，但是他們可以嵌套到其他對(duì)象聲明或非內(nèi)部類(lèi)中。
