单例模式

本文主要内容

• 六大原则
• 单例模式
• 总结

算法和设计模式是程序员绕不过去的点，如何保证写的代码易扩展低耦合且bug少？本人接下来会总结常见的一些设计模式，希望能有所启发，在工作中能写出更牛逼的代码。

1、六大原则

在开发过程中需要注意6条原则，它们是指导性的原则，需要我们时刻上心，那么我们的代码将会非常优雅。

• 单一职责：就一个类而言，只有一个引起它变化的原因。简单来说，就是这个类功能单一，不要把过多的功能放到一个类中。其中最难的就是职责的划分。这通常是优化代码的第一步

• 开闭原则：对扩展开放，对修改关闭。简单而言，要实现开闭原则，最好就是不要直接依赖实现类，而应该依赖抽象，这样才好扩展。它类似于策略模式，或者依赖倒置。开闭原则让程序更稳定、更灵活

• 里氏替换：所有引用基类的地方必须能透明地引用子类，实现它比较简单，使用基类来声明对象即可。里氏替换能让扩展性更好

• 依赖倒置：它指一种特定的解耦形式，使得高层次模块不依赖于低层次模块的实现细节。在细节上，策略模式是最能体现这一原则的，一般来说它通过调用者指定实现，而本身只依赖于抽象。依赖倒置让项目拥有变化的能力

• 接口隔离：类之间的依赖关系应该建立在最小接口上，意思就是说，不要对外暴露不必要的接口

• 迪米特原则：一个对象应该对其他对象有最少的了解，它还有一个解释，只与直接的朋友通信。

6大原则，其实都挺抽象的，只有结合实例，自己在心里琢磨，转化成自己的语言，才能有所收获，多想多看。

2、单例模式

单例模式，确保某一个类只有一个实例，并且自行实例化并向整个系统提供这个实例。许多时候，程序中某个类只需要一个单例在即可，特别是那些需要较多资源的类，如包含了线程池之类的。

其中：client指高层客户端，Singleton指单例类。

实现单例模式一般有如下关键点：

• 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对象
• 确定单例类的对象只有一个，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造对象

实现单例一般有以下几种方式：

private static final Singleton mInstance = new Singleton();

private Singleton(){}

public static Singleton getSingleton(){
    return mInstance;
}

这种模式被称为“饿汉式”，基本的条件它都具备了，比如私有构造方法，通过静态函数返回私有单例对象。但有同学可能会问了，这样写线程安全吗？

回顾虚拟机类加载机制一文，类加载阶段，会在初始化阶段执行 cinit 方法，将类中静态语句都执行一遍，所以上述代码中，mInstance 对象在类加载的初始化阶段就会被实例化了，当然就不会存在线程安全的问题了。

上述单例模式还有一个问题，在没开始用这个对象的时候，对象就已经被初始化了，假设这个对象一直不需要使用，那么这是否存在浪费内存的嫌疑？

private static Singleton2 mInstance;
private Singleton2(){};
public static synchronized Singleton2 getInstance(){
    if (mInstance == null) {
        mInstance = new Singleton2();
    }
    return mInstance;
}

这是另一种单例模式的实现，非常简单，相比于上一种写法，在不需要使用的时候它是null，节省了资源。但它也有一个缺点，如果mInstance对象已经不为null了，但调用 getInstance 方法时还是需要同步，这很影响效率的。我们再来看下一种单例模式的写法：

private static volatile Singleton3 mInstance;
private Singleton3(){};

public static Singleton3 getInstance(){
    if (mInstance == null) {
        synchronized (Singleton3.class) {
            if (mInstance == null) {
                mInstance = new Singleton3();
            }
        }
    }
    return mInstance;
}

这种写法基本把所有问题都解决了，不会过早初始化对象，也不会每次都去同步。还有一种很优秀的单例模式的写法：

private Singleton4(){};

public static Singleton4 getInstance(){
    return SingleHolder.sInstance;
}

private static class SingleHolder{
    private static final Singleton4 sInstance = new Singleton4();
}

一个类是否会被虚拟机所加载，主要看是否使用这个类。在上述的单例写法中，如果没有调用到getInstance方法时，是不会使用到 SingleHolder这个类的，也就是说，sInstance对象一开始并不会被初始化，只有调用getInstance时才会加载SingleHolder类，sInstance对象才会被初始化。这种方式既能保证单例对象唯一，也能保证线程安全，它也不会一开始就被初始化。

3、总结

记住六大模式，单一职责、开闭原则、里氏替换、依赖倒置、接口隔离，迪米特原则。同时记住单例的关键要素，构造方法私有，静态单例，静态方法获取，同时注意线程安全。