Android設計模式解析（二）單例模式（Singleton Pattern）

前言

單例顯而易見也就是單獨、唯一的意思，即一個類只有一個實例，比較簡單、常用的一種設計模式

舉個栗子

皇帝：

中國有許多的皇帝，一般同一時間段只會有一個皇帝（個別的兩個皇帝的就不說了啊），那我們就能認爲皇帝就是一個單例模式，在這個場景中，有皇帝、大臣，大臣每天都需要去上朝參見皇帝，今天參見的皇帝和昨天前天參見的皇帝都是一樣的。單例模式，絕對的單例模式

使用場景

• 該類佔用較多的資源，如線程、IO、網絡請求等
• 該類的數據是全局的、共享的
• 該類的實例生命週期應該是全局的，在application整個生命週期中都會用到的

實現單例模式的幾種方法

實現單例模式需要關注幾個關鍵點

• 構造函數私有化，即權限設置爲private
• 通過一個構造方法或者枚舉返回單例類對象
• 確保單例類的對象只有一個，尤其是多線程的情況下
• 確保單例對象在反序列表不會重複創建對象

構造函數的私有化，確保了使用者不能夠通過new來創建單例類的實例對象，該類暴露給外界一個獲取唯一實例的方法，同樣還需要保證線程安全，不能夠在多線程的時候出現單例類存在多個對象的情況，即單例類在生命週期中只能存在一個實例供外界使用。

實現單例的方式

餓漢式

  private static Singleton singleton= new Singleton();
    private Singleton(){
    }
    private static Singleton getInstance(){
        return singleton
    }

餓漢式由於類加載時就創建好了對象，不存在線程安全和效率的問題，缺點是過早的創建了對象，而且不能夠傳遞參數。
肯定也沒人這麼寫，假如有推出去斬了

懶漢式

//定義一個實例
    private static Singleton singleton = null;

    /**
     * 構造函數私有化
     */
    private Singleton() {
    }

    /**
     * 提供一個靜態函數，獲取實例，synchronized進行同步
     * @return
     */
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }

這種方式簡單，但是每次創建實例對象的時候都需要同步，同步是需要消耗資源的，效率低，不建議使用

Double Check Lock實現單例——改進的懶漢式

目前使用最廣泛的單例，線程安全並且效率不低，可以考慮使用

 //定義一個實例
    private volatile static Singleton singleton = null;

    /**
     * 構造函數私有化
     */
    private Singleton() {
    }

    /**
     * 提供一個靜態函數，獲取實例，synchronized進行同步
     *
     * @return
     */
    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {//第一次檢查
            synchronized (Singleton.class) {//lock
                if (singleton == null) {//第二次檢查
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }

注意到使用了volatile關鍵字修飾單例對象，這樣可以保證singleton對象每次都從主內存中讀取，從而避免了由與java內存模型帶來不必要的麻煩。
synchronize沒有加在方法上，而是加在了方法體上，調用該方法的時候先檢查實例對象爲空，爲空的時候加同步（防止多線程出現多個實例的情況），並且再次判斷實例是否爲空，爲空就創建。這種方式只會在第一次實例爲空的情況下同步，克服了懶漢式模式下每次都需要同步的情況，避免了不必要的開支

靜態內部類實現單例

比較好的單例，線程安全，保證唯一，延遲實例化。建議選用

 /**
     * 構造函數私有化
     */
    private Singleton() {
    }

    /**
     * 私有內部靜態類，利用了加載外部類的時候內部類不會立即被加載的特性
     */
    private static class SingletonHolder{
        private static Singleton singleton = new Singleton();
    }

    /**
     * 提供一個靜態函數，獲取實例
     *
     * @return
     */
    public static Singleton getInstance() {

        return SingletonHolder.singleton;
    }

使用了java內部類的加載機制，只有內部類的靜態成員被調用的時候纔會加載靜態內部類，所以會延遲加載

枚舉單例

public enum  Singleton {
    SINGLETON;


  private Singleton(){

    }
}

枚舉和java中其他類一樣，不僅可以有字段，也可以有自己的方法，如果我們需要一個對象來實現一個簡單的事件（顯示Toast），就可以使用枚舉，枚舉默認就是單一實例的並且創建默認是線程安全的

使用容器使用單例

 private static Map<String, Object> instanceMap = new HashMap<String, Object>();

    private Singleton() {

    }

    public static void putInstance(String key, Object instance) {
        if (!instanceMap.containsKey(key)) {
            instanceMap.put(key, instance);
        }
    }
    public static Object getInstance(String key){
        return instanceMap.get(key);
    }

這種單例模式在Android源碼中有用到，在單例比較多的時候，通過容器來管理和獲取單例實例是一個不錯的辦法，通常在程序初始化的時候會將多個單例實例存到容器中，這樣可以管理這些實例，下次使用直接取。

總結

單例模式是面向對象設計模式中應用最簡單、最廣泛的一種設計模式

• 單例模式的優點
  
  1. 提高了系統的性能
  2. 減少了系統內存的開銷
  3. 單例模式避免對資源的多重佔用保證系統整體的協調
  4. 單例對象可以設置全局的通訊站點， 優化和共享資源訪問
• 單例迷失的缺點
  
  1. 單例模式一般不存在接口，也不是抽象的，不易拓展，如要拓展需要改變類的源代碼，這和開閉原則相違背
  2. 單例模式的對象很容易產生一些問題，如：如爲了節省資源將數據庫連接池對象設計爲的單例類，可能會導致共享連接池對象的程序過多而出現連接池溢出；如果實例化的對象長時間不被利用，系統會認爲是垃圾而被回收，這將導致對象狀態的丟失。
  3. 單例類的職責過重，某種程度違背了單一職責原則