Android開發中的單例模式應用詳解

本文實例講述了Android開發中的單例模式應用。分享給大家供大家參考，具體如下：

單例模式是應用最廣的設計模式之一，在應用這種模式的時候，單例對象的類必須保證只有一個實例存在。許多時候，整個系統只需要擁有一個全局對象，這樣有利于協調系統的整體行為。如一個應用中，應該只有ImageLoader實例，這個ImageLoader實例中又包含網絡請求、緩存系統、線程池等，很耗資源，因此沒有理由讓他構造多個實例。這種不能自由構造對象的情況就是使用單例模式的場景。在Android系統中存在很多這種場景，比如最常用的context.getSystemService(),BluetoothAdapter.getDefaultAdapter()等等都是使用的單例模式。下面就列出幾種單例模式的構建方式以及各種方式的優缺點。

1.懶漢模式

懶漢模式是申明一個靜態變量，并且在用戶第一次調用getInstance時進行初始化，懶漢模式實現如下：

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

getIntance()方法中添加了synchronized關鍵字，也就是getInstance是一個同步方法，這就是上面所說的在多線程情況下保證單例對象唯一性的手段。但是這樣存在一個問題，即使sInstance已經被初始化，每次調用getInstance都會進行同步，這樣會消耗不必要的資源，這也是懶漢單例模式存在的最大問題。懶漢模式的最大優點是單例只有在使用的時候才會被實例化，在一定程度上節約了資源；缺點是第一次加載時需要及時初始化，反應稍慢，最大的問題是每次調用getInstance都進行同步，造成不必要的同步開銷。一般不建議使用。

2.Double Check Lock(DCL)實現單例

DCL方式實現單例模式的優點是既能夠在需要的時候才初始化單例又能保證線程安全，且單例對象的初始化后調用getInstance不進行同步鎖。實現如下：

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

本程序的亮點在于getInstance()方法中對sIntance進行了兩次非空判斷：第一層主要是為了避免不必要的同步，第二層的判斷則是為了在null的情況下創建實例。假設線程A執行到sInstance = new Singleton()的語句，這看起來是原子操作，但并不是，這句代碼會被編譯成多條匯編指令：給Singleton的實例分配內存，調用Singleton的構造函數，初始化成員字段，將sInstance對象指向分配的內存空間（此時的sInstance已經不是null了）。但是由于Java編譯器允許處理器亂序執行，所以上述三個步驟的執行順序無法得到保證。這就會導致DCL失效，而且這種難以跟蹤重現的錯誤會隱藏很久。在JDK1.5后，只需要將sInstance的定義改成private volatile static Singleton sInstance = null就可以保證sInstance對象每次都是從內存中讀取，就可以使用DCL的寫法來完成單例模式。當然，volatile或多或少會影響到性能，但考慮到程序的正確性，還是值得的。DCL的優點是資源利用率高，第一次執行getInstance時單例才會被實例化，效率高。缺點是第一次加載時反應稍慢，也由于Java內存模型的原因會偶爾失敗。在高并發環境下也有一定的缺陷，雖然發生概率較小。DCL模式是使用最多的單例實現方式，它能夠在需要時才實例化單例，并且在絕大多數場景下保證單例對象的唯一性，除非你的代碼在并發場景比較復雜或者低于JDK6的情況下使用，否則這種方式一定能夠滿足要求。

3.靜態內部類單例模式

DCL雖然在一定程度上解決了資源消耗、多余的同步、線程安全等問題，但是它還是在某些情況下出現失效的問題。這個問題被才會被稱為DCL雙鎖失效。靜態內部類實現代碼如下：

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

當第一次加載的時候Singleton類時，并不會初始化sInstance，只有第一次在調用Singleton的getS方法時才會導致sIn被初始化。因此第一次調用get方法會導致虛擬機加載SingletonHolder類，這種方法不但保證能夠=線程安全們也能夠，也能夠保證單例對象的唯一性，同時也延遲了單例的實例化，。

4.枚舉單例模式檔

從Java1.5版本起，單元素枚舉實現單例模式成為最佳的方法，實現代碼如下

class Resource{
}
public enum SomeThing {
  INSTANCE;
  private Resource instance;
  SomeThing() {
    instance = new Resource();
  }
  public Resource getInstance() {
    return instance;
  }
}

上面的類Resource是我們要應用單例模式的資源，具體可以表現為網絡連接，數據庫連接，線程池等等。

獲取資源的方式很簡單，只要 SomeThing.INSTANCE.getInstance() 即可獲得所要實例。下面我們來看看單例是如何被保證的：

首先，在枚舉中我們明確了構造方法限制為私有，在我們訪問枚舉實例時會執行構造方法，同時每個枚舉實例都是static final類型的，也就表明只能被實例化一次。在調用構造方法時，我們的單例被實例化。

也就是說，因為enum中的實例被保證只會被實例化一次，所以我們的INSTANCE也被保證實例化一次。

可以看到，枚舉實現單例還是比較簡單的，除此之外我們再來看一下Enum這個類的聲明：

public abstract class Enum<E extends Enum<E>>
    implements Comparable<E>, Serializable

可以看到，枚舉也提供了序列化機制。某些情況，比如我們要通過網絡傳輸一個數據庫連接的句柄，會提供很多幫助。

在上述的幾種單例模式中，存在一種情況它們會出現重復創建對象的情況，那就是反序列化。通過序列化可以將一個單例的實例對象寫到磁盤，然后再讀回來，從而有效的獲得一個實例。即使構造函數是私有的，反序列化時依然可以通過特殊的途徑去創建類的一個新的實例，相當于調用該類的私有構造函數。反序列化操作提供了一個很特別的鉤子函數，類中具有一個私有的、被實例化的方法readResolve，這個方法可以讓開發人員控制對象的反序列化。上述幾個示例中如果要杜絕對象下被反序列化中重新生成對象，那么需要加入如下方法：

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

也就是在readResolve()中將sInstance對象返回，而不是默認的重新生成一個新的對象。而對于枚舉，并不存在這個問題，因為即使反序列化也不會生成新的實例。

5.使用容器實現單例模式

看看這種實現方式：

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

在程序初始化的時候，將多種單例類型注入到一個統一的管理類中，在使用時根據Key獲取對象對應類型的獨享，這種方式使得我們可以管理多種類型的單例，并且在使用時可以通過統一的接口進行獲取操作，降低了用戶的使用成本，也對用戶隱藏了具體的實現，降低了耦合度。

總結：

不管以哪種方式實現單例模式，它們的核心原理都是將構造函數私有化，并且通過靜態方法獲取一個唯一的實例，在獲取這個的過程中必須保證線程安全、防止反序列化導致重新生成實例對象等問題。選擇哪種方式取決于項目本身，如是否是復雜的并發環境、JDK版本過低、單例對象的資源消耗等。

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希望本文所述對大家Android程序設計有所幫助。