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单例模式 singleton pattern

单例模式 singleton pattern

作者: 许方镇 | 来源:发表于2017-03-08 22:27 被阅读61次

    有一些对象其实我们只需要一个,比如线程池、缓存、对话框、日志对象等,于是单例模式就出场了。

    单例模式结构图.png

    饿汉式

    public class SingleDog {
    
        // 为了不能在外部创建该类实例,需要把构造函数设置为私有
        private SingleDog() {
    
        }
    
        private static final SingleDog mSingleDog = new SingleDog();
    
        public static SingleDog getDog() {
            return mSingleDog;
        }
    
        public static void eat() {
            System.out.println("eat bone");
        }
    
    }```
    
    饿汉式是最简单的单例模式,缺点也很明显,就是不论用不用得到,都会创建实例。这对在这次程序运行中没用到该实例的情况是一种资源的浪费,于是就有了饱汉式。
    
    
    ## 饱汉式
    
    ```java
    public class SingleDog {
    
        // 为了不能再外部创建该类实例,需要把构造函数设置为私有
        private SingleDog() {
    
        }
    
        private static SingleDog mSingleDog;
    
        public static SingleDog getDog() {
            if (mSingleDog == null) {
                mSingleDog = new SingleDog();
            }
            return mSingleDog;
        }
    
        public static void eat() {
            System.out.println("Eat shit");
        }
    
    }
    

    饱汉式是一种懒加载,当用到的时候再去创建,下次再用的时候因为不为null,就直接用,缺点也很明显,就是多线程的时候可能会创建多个对象,于是就有了同步锁。

    饱汉式 同步锁

    public class SingleDog {
    
        // 为了不能在外部创建该类实例,需要把构造函数设置为私有
        private SingleDog() {
    
        }
    
        private static SingleDog mSingleDog;
    
        public static synchronized SingleDog getDog() {
            if (mSingleDog == null) {
                mSingleDog = new SingleDog();
            }
            return mSingleDog;
        }
    
      /*public static SingleDog getDog() {
            synchronized (SingleDog.class) {
                if (mSingleDog == null) {
                    mSingleDog = new SingleDog();
                }
            }
            return mSingleDog;
        }*/
    
        public static void eat() {
            System.out.println("Eat shit");
        }
    
    }
    

    上面加了锁,可以保证不会创建多个,但是当我们已经创建了一个对象的时候,有多个线程去取该对象需要同步就没有必要的,这样做影响了性能,于是,就有了双重检查锁。

    饱汉式 DCL双重检查锁

    public class SingleDog {
    
        // 为了不能在外部创建该类实例,需要把构造函数设置为私有
        private SingleDog() {
    
        }
    
        private static SingleDog mSingleDog;
    
        public static SingleDog getDog() {
            if (mSingleDog == null) {
                synchronized (SingleDog.class) {
                    if (mSingleDog == null) {
                        mSingleDog = new SingleDog();
                    }
                }
            }
            return mSingleDog;
        }
    
        public static void eat() {
            System.out.println("Eat shit");
        }
    
    }
    

    双重检查锁在对象为空的时候,需要同步去创建,在创建时又判断了对象是不是为空,因此不会创建多个,而在对象不为空时,就直接返回对象,不需要同步。上面的写法看起来即可以保证一个对象,也能延迟加载。但其实最显而易见的错误是,SingleDog 对象初始化时的写操作与写入mSingleDog字段的操作可以是无序的。这样的话,如果某个线程调用getDog()可能看到mSingleDog字段指向了一个SingleDog 对象,但看到该对象里的字段值却是默认值,而不是在SingleDog 构造方法里设置的那些值。(假如SingleDog 有个字段是颜色,默认是白色,构造函数传入黄色,在多线程下,可能拿到了SingleDog 的实例颜色是白色的,因为SingleDog 已经指向了某一个对象了,所以不为空,但是由于还来不及写入黄色,就被另一个线程使用了,于是就白色了)

    解决的办法是在声明单例对象时加上volatile private volatile static SingleDog mSingleDog;

    当一个域声明为volatile类型后,编译器与运行时会监视这个变量:它是共享的,而且对它的操作不会与其他的内存操作一起被重排序。volatile变量不会缓存在寄存器或缓存在对其他处理器隐藏的地方。所以,读一个volatile类型的变量时,总会返回由某一线程所写入的最新值。

    饱汉式 内部静态类

    public class SingleDog {
    
        // 为了不能再外部创建该类实例,需要把构造函数设置为私有
        private SingleDog() {
    
        }
    
        public static SingleDog getDog() {
            return InnerDog.mDog;
        }
    
        private static class InnerDog {
            private static final SingleDog mDog = new SingleDog();
        }
    
        public static void eat() {
            System.out.println("Eat shit");
        }
    
    }
    

    由于内部静态类只会在被调用时才加载,且静态变量在声明时的赋值只会被执行一次,加上final 可以保证正在创建中的对象不能被其他线程访问到。因此这种内部静态类的单例实现是非常好的一种选择。

    枚举单例

    public enum SingleDog {
    
        mSingleDog;
    
        public static void eat() {
            System.out.println("Eat shit");
        }
    
    }
    

    利用枚举可以很简单的实现单例,不过android开发中,谷歌不推荐使用枚举,因为会比较占内存,所以这种方式就当做了解下。

    扩展

    双重检查锁定失效分析
    Thread-safety with the Java final keyword
    Android 中的 Enum 到底占多少内存?该如何用?

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