Android设计模式之单例模式
作者:网络转载 发布时间:[ 2016/8/2 14:18:29 ] 推荐标签:设计模式
Double CheckLock(双重校验锁)
DCL方式的优点是既能够在需要时才初始化单例,又能够保证线程的安全,且单例对象初始化后调用getInstance不获取同步锁。
public class Singleton {
//private static volatile Singleton instance = null;
private static Singleton instance = null;
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
//如果已经初始化,不需要每次获取同步锁
if(instance == null) {
synchronized(Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}
}
可以看到getInstance方法对instance进行了两次判空:第一层判断主要是为了避免不必要的同步,第二层判断主要则是为了在null的情况下创建实例。下面,我们来分析一下:
假设线程A执行到instance=new Singleton()语句,这里看起来是一句代码,但实际上它并不是一个原子操作,这局代码终会被编译成多条汇编指令,它大致做了3件事情:
1、给Singleton的实例分配内存
2、调用Singleton()的 构造函数,初始化字段成员
3、将instance对象执行分配的内存空间(此时instance不是null了)
但是,由于Java编译器运行处理器乱序执行,以及jdk1.5之前Java内存模型中Cache、寄存器到主内存会写顺序的规定,上面的第二和第三的顺序是无法保证的。也是说,执行顺序可能是1-2-3也可能是1-3-2.如果是后者,并且在3执行完毕、2未执行之前,被切换到线程B上,这时候instance因为已经在线程A内执行3了,instance已经是非null,所有线程B直接取走instance,再使用时会出错,这是DCL失效问题,而且这种难以跟踪难以重现的问题很可能会隐藏很久。
在jdk1.5之后,官方已经注意到这种问题,调整了JMM、具体化了volatile关键字,因此,如果是1.5或之后的版本,只需要将instance的定义改成private static volatile Singleton instance = null;可以保证instance对象每次都是从主内存中读取,可以使用DCL的写法来完成单例模式。当然,volatile多少会影响到性能,但考虑到程序的正确性,牺牲这点性能还是值得的。
DCL的优点: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:第一次加载稍慢,也由于Java内存模型的原因偶尔会失败。在高并发的环境下也有一定的缺陷,虽然概率发生很小。
DCL模式是使用多的单例实现模式,它能够在需要时才实例化单例对象,并且能够在绝大多数场景下保证单例对象的性,除非你的代码在并发场景比较复杂或者低于jdk1.6版本下使用,否则这种方式一般能够满足需求。
静态内部类单例模式
在《Java并发编程实战》中谈到不赞成使用DCL的优化方式,而建议使用如下代码替代:
public class Singleton {
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.instance;
}
//静态内部类
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton instance = new Singleton();
}
}
当第一次加载Singleton类时并不会初始化instance,只有第一次调用Singleton的getInstance方法时才会导致instance被初始化。因此,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性,同时也延迟了单例的实例化,所以这是推荐使用的单例模式实现方式。
枚举单例
public enum Singleton {
//定义一个枚举的元素,它是Singleton的一个实例
INSTANCE;
public void doSomething() {
}
}
//使用
public static void main(String[] args){
Singleton singleton = Singleton.instance;
singleton.doSomething();
}
写法简单是枚举单例大的优点,枚举在Java中与普通的类是一样的,不仅能够有字段,还能够有自己的方法。重要的是默认枚举实例的创建时线程安全的,并且在任何情况下它都是一个单例。
为什么这么说呢?在上述的几种单例模式实现中,在一个情况下它们会出现重新创建对象的情况,那是反序列化。
通过序列化可以将一个单例的实例对象写到磁盘,然后再读回来,从而有效地获得一个实例。即使构造函数时私有的,反序列化时依然可以通过特殊的途径去创建类的一个新的实例,相当于调用该类的构造函数。反序列化操作提供一个很特别的钩子函数,类中具有一个私有的、被实例化的方法readResolve(),这个方法可以让开发人员控制对象的反序列化。例如,上述几个实例中如果要杜绝单例对象在被反序列化时重新生成对象,那么必须加入如下方法:
private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
return instance;
}
也是在readResolve方法中将instance对象返回,而不是默认的重新生成一个新的对象。而对于枚举并不存在这样的问题,因为即使反序列化它也不会重新生成新的实例。
容器管理单例
public class SingletonManager {
private static Map<String,Object> objMap = new HashMap<String,Object>();
public static void registerService(String key,Object instance) {
if (!objMap.containsKey(key)) {
objMap.put(key);
}
}
public static getInstance(String key) {
return objMap.get(key);
}
}
在程序的初始,将多种单例类注入到一个统一的管理类中,在使用根据key获取对应类型的对象,这种方式使得我们可以管理很多类型的单例,并且在使用它们的时候可以通过统一的接口进行获取操作操作,降低用户的使用成本,也对用户隐藏了具体实现,降低了耦合度。
总结
单例模式是运用频率很高的模式,但是,由于在客户端通常没有高并发的情况,因此,选择哪种实现方式并不会有太大的影响。即便如此,出于效率考虑,推荐使用双重校验锁和静态内部类单例模式。
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创建、销毁时,而且创建或者销毁时性能又无法优化,单例模式的优势非常明显。
· 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,然后用永驻内存的方式解决。
· 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:
· 单例模式一般没有接口,扩展很困难,若要扩展,除了修改代码基本没有第二种途径可以实现。
· 在Android中,单例对象如果持有Context,那么很容易引发内存泄露,此时需要注意传给单例对象的Context好是Application Context。
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