Android设计模式(一)——单例模式

本博客内容为本人学习笔记，摘自《Android源码设计模式解析与实战》(何红辉、关爱民 著)。

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定义

单例模式：确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。

使用场景

确保某个类有且只有一个对象的场景，避免产生多个对象消耗过多的资源，或者某种类型的对象只应该有且只有一个。例如，创建一个对象需要消耗的资源过多，如要访问IO和数据库等资源，这时就要考虑使用单例模式。

实现单例模式的几个关键点

• 构造函数不对外开放，一般为private；
• 通过一个静态方法或者枚举返回单例类对象；
• 确保单例类的对象有且只有一个，尤其是在多线程环境下；
• 确保单例类对象在反序列化时不会重新构建对象。
  
  • 在下文介绍的前三种方法中，如果要杜绝单例对象在被反序列化时重新生成对象，则必须加入这个方法：

 private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
    return sInstance;
 }

单例模式的实现方式

推荐方式

• Double Check Lock(DCL)实现单例

public class Singleton {
    private static Singleton sInstance = null;
    private Singleton() {
    }
    public void doSomething() {
        System.out.println("do sth.");
    }
    public static Singleton getInstance() {
        if (sInstance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (sInstance == null) {
                    sInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return sInstance;
    }
}

优点：资源利用率高，第一次执行getInstance时单例对象才会被实例化，效率高。
缺点：第一次加载时反应稍慢，也由于Java内存模型的原因偶尔会失败，在高并发环境下也有一定的缺陷(虽然概率很小)。

• 静态内部类单例模式

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.sInstance;
    }

    /**
    *静态内部类
    */
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton sInstance = new Singleton();
    }
}

优点：只有在第一次调用Singleton的getInstance方法时才会导致sInstance被初始化，且第一次调用getInstance方法会导致虚拟机加载SingletonHolder类，这种方式不仅能够确保线程安全，也能够保证单例对象的唯一性，同时也延迟了单例的实例化。

其它方式

• 懒汉模式(一般不建议使用)

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

优点：单例只有在使用时才会被实例化，在一定程度上节约了资源。
缺点：第一次加载时需要及时进行实例化，反应稍慢，最大的问题是每次调用getInstance都进行同步，造成不必要的同步开销。

• 枚举单例

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void doSomething() {
        System.out.println("do sth.");
    }
}

优点：写法简单，最重要的是默认枚举实例的创建是线程安全的，并且任何情况下它都是一个单例。

• 使用容器实现单例模式

public class SingletonManager {
    private static Map objMap = new HashMap();
    private SingletonManager() {}
    public static void registerService(String key, Object instance) {
        if (!objMap.containsKey(key)) {
            objMap.put(key, instance);
        }
    }
    public static Object getService(String key) {
        return objMap.get(key);
    }
}

优点：这种方式使得我们可以管理多种类型的单例，并且在使用时可以通过统一的接口进行获取操作，降低了用户的使用成本，也对用户隐藏了具体实现，降低了耦合度。

优缺点

优点

• 由于单例模式在内存中只有一个实例，减少了内存开支，特别是一个对象需要频繁地创建、销毁时，而且创建或销毁时性能又无法优化，单例模式的优势就非常明显。
• 由于单例模式只生成一个实例，所以，减少了系统的性能开销，当一个对象的产生需要比较多的资源时，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象，然后用永久驻留内存的方式来解决。
• 单例模式可以避免对资源的多重占用，例如一个写文件操作，由于只有一个实例存在内存中，避免对同一个资源文件的同时写操作。
• 单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问，例如，可以设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理。

缺点

• 单例模式一般没有借口，扩展很困难， 若要扩展，除了修改代码基本上没有第二种途径可以实现。
• 单例对象如果持有Context，那么很容易引发内存泄露，此时需要注意传递给单例对象的Context最好是Application Context。