单例模式 Singleton 简单实例设计模式解析
前言
今天我来全面总结一下Android开发中最常用的设计模式 - 单例模式。
关于设计模式的介绍，可以看下我之前写的：1分钟全面了解“设计模式”
目录
1. 引入
1.1 解决的是什么问题
之前说过，设计模式 = 某类特定问题的解决方案，那么单例模式是解决什么问题的解决方案呢？
含义：单例 =一个实例；
解决的问题：降低对象之间的耦合度
解决方法：单例模式，即实现一个类只有一个实例化对象，并提供一个全局访问点
1.2 实例引入
接下来我用一个实例来对单例模式进行引入
背景：小成有一个塑料生产厂，但里面只有一个仓库。
目的：想用代码来实现仓库的管理
现有做法： 建立仓库类和工人类
其中，仓库类里的quantity=商品数量；工人类里有搬运方法MoveIn(int i)和MoveOut(int i)。
出现的问题：通过测试发现，每次工人搬运操作都会新建一个仓库，就是货物都不是放在同一仓库，这是怎么回事呢？（看下面代码）
package scut.designmodel.SingletonPattern;
//仓库类
class StoreHouse {
private int quantity = 100;
public void setQuantity(int quantity) {
this.quantity = quantity;
}
public int getQuantity() {
return quantity;
}
}
//搬货工人类
class Carrier{
public StoreHouse mStoreHouse;
public Carrier(StoreHouse storeHouse){
mStoreHouse = storeHouse;
}
//搬货进仓库
public void MoveIn(int i){
mStoreHouse.setQuantity(mStoreHouse.getQuantity()+i);
}
//搬货出仓库
public void MoveOut(int i){
mStoreHouse.setQuantity(mStoreHouse.getQuantity()-i);
}
}
//工人搬运测试
public class SinglePattern {
public static void main(String[] args){
StoreHouse mStoreHouse1 = new StoreHouse();
StoreHouse mStoreHouse2 = new StoreHouse();
Carrier Carrier1 = new Carrier(mStoreHouse1);
Carrier Carrier2 = new Carrier(mStoreHouse2);
System.out.println("两个是不是同一个？");
if(mStoreHouse1.equals(mStoreHouse2)){//这里用equals而不是用 == 符号，因为 == 符号只是比较两个对象的地址
System.out.println("是同一个");
}else {
System.out.println("不是同一个");
}
//搬运工搬完货物之后出来汇报仓库商品数量
Carrier1.MoveIn(30);
System.out.println("仓库商品余量："+Carrier1.mStoreHouse.getQuantity());
Carrier2.MoveOut(50);
System.out.println("仓库商品余量："+Carrier2.mStoreHouse.getQuantity());
}
}
结果：
两个是不是同一个？ 不是同一个 仓库商品余量：130 仓库商品余量：50
2. 单例模式介绍
2.1 解决的问题（应用场景）
冲突：从上面的结果可以看出，工人类操作的明显不是同一个仓库实例。
目标：全部工人操作的是同一个仓库实例
单例模式就是为了解决这类问题的解决方案：实现一个类只有一个实例化对象，并提供一个全局访问点2.2 工作原理
在Java中，我们通过使用对象（类实例化后）来操作这些类，类实例化是通过它的构造方法进行的，要是想实现一个类只有一个实例化对象，就要对类的构造方法下功夫：
单例模式的一般实现：（含使用步骤）
public class Singleton {
//1. 创建私有变量 ourInstance（用以记录 Singleton 的唯一实例）
//2. 内部进行实例化
private static Singleton ourInstance = new Singleton();
//3. 把类的构造方法私有化，不让外部调用构造方法实例化
private Singleton() {
}
//4. 定义公有方法提供该类的全局唯一访问点
//5. 外部通过调用getInstance()方法来返回唯一的实例
public static Singleton newInstance() {
return ourInstance;
}
}
好了，单例模式的介绍和原理应该了解了吧？那么我们现在来解决上面小成出现的“仓库不是一个”的问题吧！
2.3 实例介绍
小成使用单例模式改善上面例子的代码：
package scut.designmodel.SingletonPattern;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
//单例仓库类
class StoreHouse {
//仓库商品数量
private int quantity = 100;
//自己在内部实例化
private static StoreHouse ourInstance = new StoreHouse();;
//让外部通过调用getInstance()方法来返回唯一的实例。
public static StoreHouse getInstance() {
return ourInstance;
}
//封闭构造函数
private StoreHouse() {
}
public void setQuantity(int quantity) {
this.quantity = quantity;
}
public int getQuantity() {
return quantity;
}
}
//搬货工人类
class Carrier{
public StoreHouse mStoreHouse;
public Carrier(StoreHouse storeHouse){
mStoreHouse = storeHouse;
}
//搬货进仓库
public void MoveIn(int i){
mStoreHouse.setQuantity(mStoreHouse.getQuantity()+i);
}
//搬货出仓库
public void MoveOut(int i){
mStoreHouse.setQuantity(mStoreHouse.getQuantity()-i);
}
}
//工人搬运测试
public class SinglePattern {
public static void main(String[] args){
StoreHouse mStoreHouse1 = StoreHouse.getInstance();
StoreHouse mStoreHouse2 = StoreHouse.getInstance();
Carrier Carrier1 = new Carrier(mStoreHouse1);
Carrier Carrier2 = new Carrier(mStoreHouse2);
System.out.println("两个是不是同一个？");
if(mStoreHouse1.equals(mStoreHouse2)){
System.out.println("是同一个");
}else {
System.out.println("不是同一个");
}
//搬运工搬完货物之后出来汇报仓库商品数量
Carrier1.MoveIn(30);
System.out.println("仓库商品余量："+Carrier1.mStoreHouse.getQuantity());
Carrier2.MoveOut(50);
System.out.println("仓库商品余量："+Carrier2.mStoreHouse.getQuantity());
}
}
结果：
两个是不是同一个？ 是同一个 仓库商品余量：130 仓库商品余量：80
从结果分析，使用了单例模式后，仓库类就只有一个仓库实例了，再也不用担心搬运工人进错仓库了！！！
2.4 优点
2.5 缺点
3. 单例模式的实现方式
3.1 一般情况
饿汉式（最简单的单例实现方式）
class Singleton {
private static Singleton ourInstance = new Singleton();
private Singleton() {
}
public static Singleton newInstance() {
return ourInstance;
}
}
应用场景：
懒汉式
懒汉式与饿汉式最大的区别是单例的初始化操作的时机：
class Singleton {
private static Singleton ourInstance = null；
private Singleton() {
}
public static Singleton newInstance() {
if( ourInstance == null){
ourInstance = new Singleton();
}
return ourInstance;
}
}
应用场景：
3.2 多线程下的单例模式实现
在多线程的情况下：
解决方案1：同步锁
使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成instance被多次实例化。
class Singleton {
private static Singleton ourInstance = null；
private Singleton() {
}
public static Singleton newInstance() {
synchronized (Singleton.class){
if( ourInstance == null){
ourInstance = new Singleton();
}
}
return ourInstance;
}
}
解决方案2：双重校验锁
在同步锁的基础上（ synchronized (Singleton.class) 外）添加了一层if，这是为了在Instance已经实例化后下次进入不必执行 synchronized (Singleton.class) 获取对象锁，从而提高性能。
class Singleton {
private static Singleton ourInstance = null；
private Singleton() {
}
public static Singleton newInstance() {
if( ourInstance == null){
synchronized (Singleton.class){
if( ourInstance == null){
ourInstance = new Singleton();
}
}
}
return ourInstance;
}
}
解决方案3：静态内部类
在JVM进行类加载的时候会保证数据是同步的，我们采用内部类实现：在内部类里面去创建对象实例。
只要应用中不使用内部类 JVM 就不会去加载这个单例类，也就不会创建单例对象，从而实现“懒汉式”的延迟加载和线程安全。
class Singleton {
//在装载该内部类时才会去创建单例对象
private static class Singleton2{
private static Singleton ourInstance = new Singleton()；
}
private Singleton() {
}
public static Singleton newInstance() {
return Singleton2.ourInstance;
}
}
解决方案4：枚举类型
最简洁、易用的单例实现方式，（《Effective Java》推荐）
public enum Singleton{
//定义一个枚举的元素，它就是Singleton的一个实例
instance;
public void doSomething(){
}
}
使用方式如下：
Singleton singleton = Singleton.instance; singleton.doSomething();
5. 总结
本文主要对单例模式进行了全面介绍，包括原理和实现方式，接下来我会继续讲解其他设计模式，有兴趣可以继续关注
感谢阅读，希望能帮助到大家，谢谢大家对本站的支持！
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