【设计者模式】单例模式

文章目录

1、模式定义
2、代码实现
- （1）双重判空加锁方式
- - 两次判空的作用？
  - [volatile 关键字的作用？](#volatile 关键字的作用？)
  - 构造函数私有？
- （2）静态内部类【推荐】
- （3）Kotlin中的单例模式
- - [lateinit 和 by lazy 的区别：](#lateinit 和 by lazy 的区别：)
3、优缺点
4、参考资料

1、模式定义

作为对象的创建模式，单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。这个类称为单例类。
单例特别：（1）单例模式只能有一个实例。（2）单例类必须创建自己的唯一实例。（3）单例类必须向其他对象提供这一实例。

2、代码实现

（1）双重判空加锁方式

java 复制代码

public class Singlnton{

    private static volatile Singlnton instance;
    
    private Singlnton(){
        
    }
    
    public static Singlnton getInstance(){ // 1
        if(instance==null){ // 2
            synchronized(Singlnton.class){ // 3
                if(instance==null){ // 4
                    instance = new Singlnton(); // 5
                }
            }
        }
        return instance;
    }
    
}

两次判空的作用？

第一次：避免加锁
第二次：进行实例化

volatile 关键字的作用？

双重检锁单例模式在 CPU 的工作流，主要分为三步，1：分配内存对象空间。2：初始化对象。3：设置 instance 执行刚才分配的内存地址。注意 JVM 和 CPU 优化会指令重排 ，上面顺序会变成 1 -> 3 -> 2，单线程环境下，此顺序是没有问题，2 和 3 前后没有依赖性，但是在多线程情况下会有这种情况，当线程 A 在执行第 5 行代码时，B 线程进来执行到第 2 行代码。假设此时 A 执行的过程中发生了指令重排序，即先执行了 1 和 3，没有执行 2。那么由于 A 线程执行了 3 导致 instance 指向了一段地址，所以 B 线程判断 instance 不为 null，会直接跳到第 6 行并返回一个未初始化的对象，此时会产生空指针异常。volatile 能保持指令的有序性，能够有效禁止指令重排序。
注意："Singlnton instance" 相当于分配内存对象空间；"new Singlnton()" 相当于初始化对象；"="相当于设置 instance 执行刚才分配的内存地址。

构造函数私有？

无法通过调用该类的构造函数来实例化该类的对象，只有通过该类提供的静态方法 getInstance 来得到该类的唯一实例

（2）静态内部类【推荐】

java 复制代码

public class Singlnton{

    private Singlnton(){

    }

    private static class SinglntonHolder{
        private static Singlnton INSTANCE = new Singlnton();
    }

    public static Singlnton getInstance(){
        return SinglntonHolder.INSTANCE;
    }

}

利用 JAVA 虚拟机加载类的特性实现延迟加载和线程安全
由于静态单例对象没有作为 Singleton 的成员变量直接实例化，因此类加载时不会实例化 Singleton，第一次调用 getInstance() 时将加载内部类 SingletonHolder，在该内部类中定义了一个 static 类型的变量 INSTANCE，此时会首先初始化这个成员变量，由 Java 虚拟机来保证其线程安全性，确保该成员变量只能初始化一次。由于 getInstance() 方法没有任何线程锁定，因此其性能不会造成任何影响。
类加载机制

（3）Kotlin中的单例模式

kotlin 复制代码

class Singlnton private constructor(){
    
    companion object{
        val instance : Singlnton by lazy(mode = LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED) {
            Singlnton() 
        }
    }

}

class Singlnton private constructor(){
    
    companion object{
        
        @Volatile
        private var instance: Singlnton? = null
        
        fun getInstance(): Singlnton =
            instance ?: synchronized(this) {
                instance ?: Singlnton().also {instance = it}
            }
    }

}

lateinit 和 by lazy 的区别：

lateinit 只能用于修饰变量 var，不能用于可空的属性和 Java 的基本类型。
lateinit 可以在任何位置初始化并且可以初始化多次。
lazy() 只能用于修饰常量 val，并且 lazy() 是线程安全的。
lazy() 是一个函数，可以接受一个 Lambda 表达式作为参数，第一次调用时会执行 Lambda 表达式，以后调用该属性会返回之前的结果。
lazy() 源码分析

3、优缺点

优点：
- （1）在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例。
- （2）避免对资源的多重占用。
缺点：
- （1）没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。
- （2）滥用单例会带来一些负面问题。如果实例化的对象长时间不被使用，系统会认定为垃圾而回收，这将导致共享对象状态的改变
注意事项：++不能使用反射调用私有构造器，这样会实例化一个新的对象++
如何避免反射创建新的单例对象

4、参考资料

单例模式 Android 校招面试指南（只能在手机端打开）