Design Patterns in Android：單例模式

前言

這是《Design Patterns in Android》系列第一篇博文，那就從本開始和筆者一起領略Android開發中設計模式的魅力吧。
本系列《設計模式Android篇》博文將遵循以下模式，循序漸進的向讀者講解設計模式在Android開發的實踐應用：

1. 給出設計模式的定義和使用場景
2. 給出設計模式的UML類圖
3. 給出該設計模式的簡單Java代碼
4. 給出該設計模式在Android源碼中的應用分析

5. 給出該設計模式在Android應用開發中的實踐

   本文原創作者xiong_it，博客鏈接：http://blog.csdn.net/xiong_it，轉載請註明出處。

單例模式定義

單例模式(Singleton pattern):確保一個類只有一個實例，並提供對該實例的全局訪問。

根據其定義，它的使用場景：當你需要創建一個對象，但是創建這個對象時需要消耗大量的系統資源，或者這個對象迫於某種原因只能在內存中存在一個實例的時候，單例模式也許是個不錯的創建方案。

單例模式UML類圖

Singleton類作爲單例類，它耦合了自身成員變量，並對外提供了一個公開方法getInstance()對instance對象的全局訪問。

單例模式代碼示例

衆所周知，單例模式有多個變種，但是最常見的還是“餓漢式”及“懶漢式”2種。本處示例代碼以線程安全的餓漢式舉例。

public class Singleton {
    private static Singleton sInstance = new Singleton();

    private Singleton() {
        super();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if(sInstance == null) {
            sInstance = new Singleton();
        }
        return sInstance;
    }
}

單例模式注意事項主要有3點：

• 如果處於多線程環境，注意保持線程安全，不然就無法保證單例了
• 單例模式的默認構造方法的修飾符需改爲private，只能類內部訪問，確保外部不能直接new出該實例
• 單例模式需要提供一個全局訪問入口，這個入口通常以getInstance()的public靜態方法形式呈現

Android源碼中的單例模式

InputMethodManager是用來管理輸入法和軟鍵盤狀態的關鍵類，它就是源碼中一個單例模式應用的典型案例。

public final classs InputMethodManager {

    /*...
    省略代碼，保留關鍵代碼
    ...*/
    static InputMethodManager sInstance;

    InputMethodManager(IInputMethodManager service, Looper looper) {
        mService = service;
        mMainLooper = looper;
        mH = new H(looper);
        mIInputContext = new ControlledInputConnectionWrapper(looper,
                mDummyInputConnection, this);
    }

    /**
     * Retrieve the global InputMethodManager instance, creating it if it
     * doesn't already exist.
     * @hide
     */
    public static InputMethodManager getInstance() {
        synchronized (InputMethodManager.class) {
            if (sInstance == null) {
                IBinder b = ServiceManager.getService(Context.INPUT_METHOD_SERVICE);
                IInputMethodManager service = IInputMethodManager.Stub.asInterface(b);
                sInstance = new InputMethodManager(service, Looper.getMainLooper());
            }
            return sInstance;
        }
    }
}

從代碼中，我們可以看到，InputMethodManager中有一個非公開的靜態成員變量sInstance,它的構造方法也是非公開的，但是它對外（framwork層）提供了一個public的靜態方法getInstance(Context)來對外提供單例對象，當該對象不存在時，就通過進程間通訊創建一個對象。
我們試想一下，假如它不是單例的話，在不同的應用中大家都可以自由創建該對象，該對象又極容易造成內存泄漏，創建N個InputMethodManager實例的話，你的Android手機該卡成什麼鬼樣子？？

延伸閱讀:《Android InputMethodManager 導致的內存泄露及解決方案》

所以說，InputMethodManager做成單例是一個明智的選擇，實際上，除了InputMethodManager，直接操作系統資源的許多??Manager都是採用了單例模式來創建，比如AccessibilityManager，InputManager，LayoutInflater，BulutoothManager等。
不過他們的單例模式實現多種多樣，其中LayoutInflater及許多其他Manager是採用集合緩存的形式的實現，第一次getSystemService(String)獲取LayouInflater對象時，系統會通過ServiceFetcher創建一個對象並緩存到系統服務列表中，第二次獲取時，直接從列表中得到該對象，並不再二次創建，確保單例。

Android開發中的單例實踐

大家用過Universal-Image-Loader嗎？沒用過也沒關係，使用UIL加載一張圖片非常簡單：

ImageLoader.getInstance().displayImage(imageUrl, imageView);

很眼熟，對不對？其實，這裏ImageLoader對象的創建就是採用了單例模式的實現。
假如它不是單例實現呢？每次用都初始化一次嗎？每次都創建一個新的對象嗎？顯然這是很浪費資源的一件事，所以ImageLoader是採用了單例模式來創建一個對象，以後用的時候還是複用那個對象，保證了UIL API的易用性，同時也兼顧了系統資源的合理利用。
ImageLoader的單例實現代碼是

public class ImageLoader {
    /*
    ...
    省略代碼，保留關鍵代碼
    ...
    */
    private volatile static ImageLoader instance;

    protected ImageLoader() {
    }

    /** Returns singleton class instance */
    public static ImageLoader getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (ImageLoader.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new ImageLoader();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

volatile關鍵字修飾的變量，一次只能有一個線程操作該變量，保證線程安全。

總結

當你的某個類多次創建很耗資源，或者你的某個類對象你只希望它存在一個實例對象在內存中時，請考慮單例模式。

好了，今天的《設計模式Android篇：單例模式》就到這裏，請繼續關注《Design Patterns in Android》（設計模式Android篇）系列博文，歡迎各位讀者朋友評論區拍磚交流，共同進步。

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