设计模式 - 单例模式 Singleton Pattern

一、概念

确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点，该类负责创建自身对象，同时保证仅单个对象被创建，且可直接访问（无需实例化）。

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| 优点 | 内存中仅一个实例，减少内存开销（如频繁创建/销毁的对象）。 |
| 优点 | 避免资源多重占用（如写文件操作）。 |
| 缺点 | 无接口，不能继承，与单一职责原则冲突（一个类需同时关心内部逻辑和实例化方式）。 |

1.1 不同单例区别

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| 饿汉单例 | 最简洁的实现，使用Kotlin的object关键字，类加载时就初始化实例，线程安全，适合简单的单例，不依赖外部参数，启动时就需要准备好的场景。 |
| 懒汉单例 | 延迟初始化，第一次使用时才创建实例，需要使用synchronized保证线程安全，适合初始化成本高，不常使用的单例。 |
| 双重校验锁单例 | 结合了懒加载和高效的线程安全，减少了同步块的开销，只有第一次初始化时才会进入同步块，适合高性能要求的多线程环境。 |
| 静态内部类单例 | 利用类加载机制保证线程安全，延迟初始化，只有在调用getInstance()时才会加载内部类，实现简洁，性能优良。 |
| 枚举单例 | 天然防止反射和序列化攻击，是最安全的单例实现，线程安全，实现简单，适合需要高度安全性的场景，但灵活性稍差。 |

1.2 Android 使用场景

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| Application实例 | 整个应用生命周期内唯一的Application对象，用于全局状态管理（如初始化第三方库、存储全局数据）。 |
| 工具类 | 如ToastUtil、LogUtil等工具类，通过单例避免重复创建，统一管理资源（如Toast的上下文引用）。 |
| 数据库助手类 | SQLiteOpenHelper通过单例确保数据库连接唯一，避免多实例导致的锁冲突或资源泄露。 |

二、实现

1.1 饿汉单例

Kotlin 复制代码

object Demo {
    const val NAME = ""
    fun show() {}
}

1.2 懒汉单例

Kotlin 复制代码

class Demo private constructor() {
    companion object {
        private var instance: Demo? = null
        //线程安全获取实例
        @Synchronized
        fun getInstance(): Demo {
            if (instance == null) instance = Demo()
            return instance!!
        }
    }
}

by lazy 版

Kotlin 复制代码

class Demo private constructor() {
    companion object {
        val instance by lazy { Demo() }
    }
}

1.3 双重校验锁单例

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class Demo private constructor() {
    companion object {
        // volatile确保多线程环境下的可见性
        @Volatile
        private var instance: Demo? = null
        fun getInstance(): Demo {
            // 第一次检查，避免不必要的同步
            if (instance == null) {
               synchronized(Demo::class.java) {
                   // 第二次检查，确保只创建一个实例
                   if (instance == null) instance == Demo()
               } 
            }
            return instance!!
        }
    }
}

1.4 静态内部类单例

Kotlin 复制代码

class Demo private constructor() {
    companion object {
        fun getInstance(): Demo = Holder.INSTANCE
    }
    private object Holder {
        val INSTANCE = Demo()
    }
}

1.5 枚举单例

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enum class Demo {
    INSTANCE;
    fun show(){}
}