Android设计模式之单例模式 Singleton

一.概述

单例模式是设计模式中最简单的一种,但是它没有设计模式中的那种各种对象之间的抽象关系,所以有人不认为它是一种模式,而是一种实现技巧.单例模式就像字面的意思一样,提供一个只能自己实例化的实例,并且提供了一个全局的访问点.要达到这几点要求就要满足三点:私有构造函数(防止被别人实例化),静态私有自身对象(用来提供实例),静态公有的getInstance方法(用来创建和获取实例对象).
优缺点: 单例只允许自己建立一个实例,不需要频繁创建和销毁,可以节省内存加快对象的访问速度. 但是单例没有抽象层和借口,不方便扩展.单例既提供工厂方法又提供业务方法,一定程度上违背了单一职责原则

二.单例实现

单例的实现有两个主流方式,分别是懒汉模式和饿汉模式,他们在实例化的时机和效率方面各有不同


1.懒汉模式

/**
 * Created by jesse on 15-6-28.
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {} //一定要有私有构造,要不谈何单例
    public static Singleton getInstance(){
        if (null == instance){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}


懒汉模式在外部对象每次获取实例时都要先判断该实例是否被初始化,这点相比饿汉模式来说就会损失一些效率,但是会节省一些空间,因为什么时候用到该实例才会去初始化,如果一直用不到的话,在懒汉模式里面时不会构造该对象的.相当于用空间换时间.也就是延迟加载技术.还有一点需要注意的是一定要有私有构造,要不然外部对象还是可以实例化该对象,那还谈何单例.


这个时候很多小伙伴要说了,你这个懒汉单例有问题,有线程安全问题.当然这个方式是线程不安全的,当两个线程A和B并发要获取实例的时候,instance还没有被初始化,假设A先拿到时间片去初始化instance,当instance还没有初始化完成的时候,时间片让给了B,这时由于instance还没有被初始化完成那么instance还为空,所以B还会去把instance实例化一次,最终的结果就是instance被实例化了两次.这可能会造成很严重的后果,解决方式就是加锁(牺牲一些性能),使用饿汉模式.


给getInstance方法加锁,这种加锁方式可以解决线程安全问题,但是每次外部对象要获取实例的时候都要进行线程锁定,之后还要再判断instance是否被实例化了,这样在多线程高并发的情况下效率损失就很可观了.

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {} 
    public static synchronized Singleton getInstance(){//给getInstance方法加锁
        if (null == instance){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

后来又延伸出了一种双检锁实例的方式,这种方式只在第一次实例化的时候进行加锁,并在在加锁前后都会对是否实例化了进行判定.性能方面优于单检锁的形式.但是这种双检锁还会遇到一个问题,就是在不同的平台或不同的编译器下可能出现错误.主要是因为有些编译器优化了new Singleton()的过程,假设线程AB并发获取实例,在有些编译器下可能会出现A线程实例化instance的过程中,当系统已经给instance分配到内存,但是还没有初始化instance的成员变量的时候,时间片让给了B进程,这时候instance已经不为null了,B就直接拿着实例去操作成员变量,但是这个时候成员变量还没有被初始化,结果就可能crash了.当遇到这种编译器问题的时候就需要给instance变量加上volatile修饰,去除编译器优化的干扰.

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    //private static volatile Singleton instance; 遇到编译器问题时使用
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance(){
        if (null == instance){
            synchronized(Singleton.class){
                if (null == instance)
                    instance = new Singleton();
            }

        }
        return instance;
    }
}


2.饿汉模式


饿汉模式是在系统运行起来,在装在类的时候就进行初始化的操作,外部对象使用的时候不需要做任何判断可以直接使用,从效率上来说是优于懒汉模式的.但是对比懒汉模式的延迟加载技术,不管系统用不用该实例,内存都会在最开始的时候创建出来.跟懒汉的时间换空间正好相反,饿汉是空间换时间.

public class Singleton {
    private static final Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton() {}//一定要有私有构造,要不谈何单例
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

三.总结


根据上面的分析可以很清楚的了解到:饿汉模式不用面对对线程并发的问题.并且从调用速度和响应时间来说饿汉模式要优于懒汉模式.但是从资源利用的角度来说懒汉模式要优于饿汉模式.
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