單例模式 singleton pattern

有一些對象其實我們只需要一個,比如線程池、緩存、對話框、日志對象等,于是單例模式就出場了。

單例模式結構圖.png

餓漢式

public class SingleDog {

    // 為了不能在外部創建該類實例,需要把構造函數設置為私有
    private SingleDog() {

    }

    private static final SingleDog mSingleDog = new SingleDog();

    public static SingleDog getDog() {
        return mSingleDog;
    }

    public static void eat() {
        System.out.println("eat bone");
    }

}

餓漢式是最簡單的單例模式,缺點也很明顯,就是不論用不用得到,都會創建實例。這對在這次程序運行中沒用到該實例的情況是一種資源的浪費,于是就有了飽漢式。

飽漢式

public class SingleDog {

    // 為了不能再外部創建該類實例,需要把構造函數設置為私有
    private SingleDog() {

    }

    private static SingleDog mSingleDog;

    public static SingleDog getDog() {
        if (mSingleDog == null) {
            mSingleDog = new SingleDog();
        }
        return mSingleDog;
    }

    public static void eat() {
        System.out.println("Eat shit");
    }

}

飽漢式是一種懶加載,當用到的時候再去創建,下次再用的時候因為不為null,就直接用,缺點也很明顯,就是多線程的時候可能會創建多個對象,于是就有了同步鎖。

飽漢式 同步鎖

public class SingleDog {

    // 為了不能在外部創建該類實例,需要把構造函數設置為私有
    private SingleDog() {

    }

    private static SingleDog mSingleDog;

    public static synchronized SingleDog getDog() {
        if (mSingleDog == null) {
            mSingleDog = new SingleDog();
        }
        return mSingleDog;
    }

  /*public static SingleDog getDog() {
        synchronized (SingleDog.class) {
            if (mSingleDog == null) {
                mSingleDog = new SingleDog();
            }
        }
        return mSingleDog;
    }*/

    public static void eat() {
        System.out.println("Eat shit");
    }

}

上面加了鎖,可以保證不會創建多個,但是當我們已經創建了一個對象的時候,有多個線程去取該對象需要同步就沒有必要的,這樣做影響了性能,于是,就有了雙重檢查鎖。

飽漢式 DCL雙重檢查鎖

public class SingleDog {

    // 為了不能在外部創建該類實例,需要把構造函數設置為私有
    private SingleDog() {

    }

    private static SingleDog mSingleDog;

    public static SingleDog getDog() {
        if (mSingleDog == null) {
            synchronized (SingleDog.class) {
                if (mSingleDog == null) {
                    mSingleDog = new SingleDog();
                }
            }
        }
        return mSingleDog;
    }

    public static void eat() {
        System.out.println("Eat shit");
    }

}

雙重檢查鎖在對象為空的時候,需要同步去創建,在創建時又判斷了對象是不是為空,因此不會創建多個,而在對象不為空時,就直接返回對象,不需要同步。上面的寫法看起來即可以保證一個對象,也能延遲加載。但其實最顯而易見的錯誤是,SingleDog 對象初始化時的寫操作與寫入mSingleDog字段的操作可以是無序的。這樣的話,如果某個線程調用getDog()可能看到mSingleDog字段指向了一個SingleDog 對象,但看到該對象里的字段值卻是默認值,而不是在SingleDog 構造方法里設置的那些值。(假如SingleDog 有個字段是顏色,默認是白色,構造函數傳入黃色,在多線程下,可能拿到了SingleDog 的實例顏色是白色的,因為SingleDog 已經指向了某一個對象了,所以不為空,但是由于還來不及寫入黃色,就被另一個線程使用了,于是就白色了)

解決的辦法是在聲明單例對象時加上volatile private volatile static SingleDog mSingleDog;

當一個域聲明為volatile類型后,編譯器與運行時會監視這個變量:它是共享的,而且對它的操作不會與其他的內存操作一起被重排序。volatile變量不會緩存在寄存器或緩存在對其他處理器隱藏的地方。所以,讀一個volatile類型的變量時,總會返回由某一線程所寫入的最新值。

飽漢式 內部靜態類

public class SingleDog {

    // 為了不能再外部創建該類實例,需要把構造函數設置為私有
    private SingleDog() {

    }

    public static SingleDog getDog() {
        return InnerDog.mDog;
    }

    private static class InnerDog {
        private static final SingleDog mDog = new SingleDog();
    }

    public static void eat() {
        System.out.println("Eat shit");
    }

}

由于內部靜態類只會在被調用時才加載,且靜態變量在聲明時的賦值只會被執行一次,加上final 可以保證正在創建中的對象不能被其他線程訪問到。因此這種內部靜態類的單例實現是非常好的一種選擇。

枚舉單例

public enum SingleDog {

    mSingleDog;

    public static void eat() {
        System.out.println("Eat shit");
    }

}

利用枚舉可以很簡單的實現單例,不過android開發中,谷歌不推薦使用枚舉,因為會比較占內存,所以這種方式就當做了解下。

擴展

雙重檢查鎖定失效分析
Thread-safety with the Java final keyword
Android 中的 Enum 到底占多少內存?該如何用?

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