乐趣区

关于设计模式:Java单例kotlin单例你真的会用单例么反正我面试过的人会的没几个

作者：

jiezi

在

前言

作为一家公司的Android技术主管，面试是一件比拟爽的事，一般来说我面到的都是程度不如我的(次要公司面试岗位不是很高，一般来说是中级或高级工程师)，那么作为主管的我，对于人员的筛选上，设计模式比拟问的多。然而真正能说的出设计模式的人少之又少。很难让我称心。尤其是及其罕用的单例模式。

单例是什么？

是一种对象创立模式，能够确保我的项目中一个类只产生一个实例。

益处

对于频繁应用的对象能够缩小创建对象所破费的工夫，这对于重量级对象来说，几乎是福音。因为new的缩小，对系统内存应用频率也会升高，缩小GC的压力，并缩短GC进展工夫，这也会缩小Android我的项目的UI卡顿。

java的单例及其波及的知识点

  1. 饿汉模式
public class TestSingleton {

    private static final TestSingleton testSingleton = new TestSingleton();

    private TestSingleton(){

    }

    public static TestSingleton getInstance(){
        return testSingleton;
    }

}

细节我就不多写了，大家都应该晓得，构造函数为private，用getInstance来获取实例

  1. 懒汉模式
public class TestSingleton {

    private static TestSingleton testSingleton;

    private TestSingleton(){

    }

    public static TestSingleton getInstance(){
        if(testSingleton==null){
            testSingleton = new TestSingleton();
        }
        return testSingleton;
    }

}

比饿汉式的长处在于用时再加载，比拟重量级的单例，就不实用与饿汉了。

  1. 线程平安的懒汉模式
public class TestSingleton {

    private static TestSingleton testSingleton;

    private TestSingleton(){

    }

    public static TestSingleton getInstance(){
        if(testSingleton==null){
            synchronized (TestSingleton.class){
                testSingleton = new TestSingleton();
            }
        }
        return testSingleton;
    }

}

能够看到的是比下面的单例多了一个对象锁，着能够保障在创建对象的时候，只有一个线程可能创建对象。

  1. 线程平安的懒汉模式-DCL双重查看锁机制
public class TestSingleton {

    private static volatile TestSingleton testSingleton;

    private TestSingleton(){

    }

    public static TestSingleton getInstance(){
        if(testSingleton==null){
            synchronized (TestSingleton.class){
                if(testSingleton==null){
                    testSingleton = new TestSingleton();
                }
            }
        }
        return testSingleton;
    }

}

双重查看，同步块加锁机制，保障你的单例可能在加锁后的代码里判断空，还有减少了一个volatile 关键字，保障你的线程在执行指令时候按程序执行。这也是市面上见的最多的单例。

敲黑板！！知识点：原子操作、指令重排。

什么是原子操作？

简略来说，原子操作（atomic）就是不可分割的操作，在计算机中，就是指不会因为线程调度被打断的操作。

m = 6; // 这是个原子操作

如果m原先的值为0，那么对于这个操作，要么执行胜利m变成了6，要么是没执行m还是0，而不会呈现诸如m=3这种两头态——即便是在并发的线程中。

而，申明并赋值就不是一个原子操作：

int n = 6; // 这不是一个原子操作

对于这个语句，至多有两个操作：

申明一个变量n
给n赋值为6
这样就会有一个中间状态：变量n曾经被申明了然而还没有被赋值的状态。

在多线程中，因为线程执行程序的不确定性，如果两个线程都应用m，就可能会导致不稳固的后果呈现。

什么是指令重排？

简略来说，就是计算机为了进步执行效率，会做的一些优化，在不影响最终后果的状况下，可能会对一些语句的执行程序进行调整。

int a ; // 语句1

a = 8 ; // 语句2

int b = 9 ; // 语句3

int c = a + b ; // 语句4

失常来说，对于程序构造，执行的程序是自上到下，也即1234。

然而，因为指令重排的起因，因为不影响最终的后果，所以，理论执行的程序可能会变成3124或者1324。

因为语句3和4没有原子性的问题，语句3和语句4也可能会拆分成原子操作，再重排。

也就是说，对于非原子性的操作，在不影响最终后果的状况下，其拆分成的原子操作可能会被重新排列执行程序。

次要在于testSingleton = new TestSingleton()这句，这并非是一个原子操作，事实上在 JVM 中这句话大略做了上面 3 件事件。

给 testSingleton 分配内存
调用 testSingleton 的构造函数来初始化成员变量，造成实例
将testSingleton 对象指向调配的内存空间（执行完这步 testSingleton 才是非 null 了）
然而在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。也就是说下面的第二步和第三步的程序是不能保障的，最终的执行程序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是后者，则在 3 执行结束、2 未执行之前，被线程二抢占了，这时 testSingleton 曾经是非 null 了（但却没有初始化），所以线程二会间接返回 instance，而后应用，而后牵强附会地报错。

举荐后两种来实现单例

  1. 动态外部类来实现单例

    public class TestSingleton {

 private TestSingleton(){

 }

 public static TestSingleton getInstance(){
     return TestSingletonInner.testSingleton;
 }

 private static class TestSingletonInner{
     static final TestSingleton testSingleton = new TestSingleton();
 }

}

    static 保证数据独一份

final 初始化实现后不能被批改，线程平安。

敲黑板！！知识点：java在加载类的时候不会将其外部的动态外部类加载，只有在应用该外部类办法时才被调用。这显著是最好的单例，并不需要什么锁一类的机制。

利用了类中动态变量的唯一性

长处：

jvm自身机制保障线程平安。
synchronized 会导致性能问题。
TestSingletonInner 是公有的，除了通过TestSingleton 拜访，没有其余拜访的可能性。

  1. 枚举单例
public enum  TestSingleton {

    INSTANCE;

    public void toSave(){
    }

}

应用TestSingleton.INSTANCE.toSave();

创立枚举实例的过程是线程平安的，所以这种写法也没有同步的问题。如果你要本人增加一些线程平安的办法，记得控制线程平安哦。

长处：写法简略/线程平安

kotlin的单例

  1. 饿汉式实现
    object SingletonDemo
  2. 懒汉式
class Singleton private constructor() {
    companion object {
        var instance: Singleton? = null
            get() {
                if (field == null) {
                    field = Singleton()
                }
                return field
            }
        private set

    }
}
  1. 线程平安的懒汉式

class Singleton private constructor() {
    companion object {
        var instance: Singleton? = null
            @Synchronized
            get() {
                if (field == null) {
                    field = Singleton()
                }
                return field
            }
            private set
    }

}
  1. 双重校验锁式
class Singleton private constructor() {
    companion object {
        val instance: Singleton by lazy {
        Singleton() }
    }
}
  1. 动态外部类式
class Singleton private constructor() {
    companion object {
        val instance = SingletonHolder.holder
    }

    private object SingletonHolder {
        val holder= Singleton()
    }

}

我集体在用kotlin单例的话我还是喜爱间接用lazy，不便，嘻嘻嘻

Android源码中的单例

通常咱们会用context.getSystemService(String name)来获取一些零碎服务
如下：

ActivityManager  mActivityManager = (ActivityManager) getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);

例如：LayoutInflater


package android.view;
public static LayoutInflater from(Context context) {
        LayoutInflater LayoutInflater =
                (LayoutInflater) context.getSystemService(Context.LAYOUT_INFLATER_SERVICE);
        if (LayoutInflater == null) {
            throw new AssertionError("LayoutInflater not found.");
        }
        return LayoutInflater;
    }

Context 局部源码


public abstract class Context {

    public abstract Object getSystemService(@ServiceName @NonNull String name);

}

通过剖析activity的启动流程能够晓得，Context的性能的具体实现是在ContextImpl.java


class ContextImpl extends Context {
...
    @Override
    public Object getSystemService(String name) {
        return SystemServiceRegistry.getSystemService(this, name);
    }
}

而后持续SystemServiceRegistry.getSystemService(this, name)：

final class SystemServiceRegistry {
    ...
//用来getSystemService的容器，外面寄存的是ServiceFetcher<?>
private static final HashMap<String, ServiceFetcher<?>> SYSTEM_SERVICE_FETCHERS =
            new HashMap<String, ServiceFetcher<?>>();
...
//动态代码块，第一次加载时执行，而且只会执行一次，保障了注册的服务的唯一性。
    static {
        registerService(Context.ACCESSIBILITY_SERVICE, AccessibilityManager.class,
                new CachedServiceFetcher<AccessibilityManager>() {
            @Override
            public AccessibilityManager createService(ContextImpl ctx) {
                return AccessibilityManager.getInstance(ctx);
            }});
        registerService(Context.DOWNLOAD_SERVICE, DownloadManager.class,
                new CachedServiceFetcher<DownloadManager>() {
            @Override
            public DownloadManager createService(ContextImpl ctx) {
                return new DownloadManager(ctx);
            }});
        ...
//还有很多服务注册
    }
    
  ...
//动态代码块中调用这个办法，把服务名和创立的服务对应放在容器中，实现单例。
      private static <T> void registerService(String serviceName, Class<T> serviceClass,
            ServiceFetcher<T> serviceFetcher) {
        SYSTEM_SERVICE_NAMES.put(serviceClass, serviceName);
        SYSTEM_SERVICE_FETCHERS.put(serviceName, serviceFetcher);
    }
  ...
  public static Object getSystemService(ContextImpl ctx, String name) {
        ServiceFetcher<?> fetcher = SYSTEM_SERVICE_FETCHERS.get(name);
        return fetcher != null ? fetcher.getService(ctx) : null;
    }
  ...
}

外面还不是间接拿到服务，而是调用了fetcher.getService(ctx)来获取服务。看看

ServiceFetcher<?>：

static abstract interface ServiceFetcher<T> {
        T getService(ContextImpl ctx);
    }

这是个接口，看下面的动态代码块外面的办法发现注册服务的时候都是用的CachedServiceFetcher这个类：

static abstract class CachedServiceFetcher<T> implements ServiceFetcher<T> {
        private final int mCacheIndex;

        public CachedServiceFetcher() {
            mCacheIndex = sServiceCacheSize++;
        }

        @Override
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public final T getService(ContextImpl ctx) {
//ctx.mServiceCache是获取一个数组：new Object[sServiceCacheSize]；
//数组的长度就是构造方法中的那个变量，每注册一个服务，就会new一个对应的CachedServiceFetcher，而后数组长度就+1。第一次获取到这个数组必定是个空数组
            final Object[] cache = ctx.mServiceCache;
            synchronized (cache) {
                // Fetch or create the service.
                Object service = cache[mCacheIndex];
//第一次获取这个服务的时候，数组是空的 ，所以service == null为TRUE。
                if (service == null) {
//调用注册时实现的createService办法，把生成的具体服务放在数组对应下标中，
//之后就间接从数组中获取了。实现了单例。
                    service = createService(ctx);
                    cache[mCacheIndex] = service;
                }
                return (T)service;
            }
        }
      //  在动态代码块中实现
        public abstract T createService(ContextImpl ctx);
    }

外面有个形象办法，须要实例化的时候实现。在动态代码块中的办法都实现了这个createService(ContextImpl ctx)办法，并且返回了对应的服务。

评论

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

这个站点使用 Akismet 来减少垃圾评论。了解你的评论数据如何被处理。

更多文章