Android设计模式之单例模式

公司组织技术沙龙，需要讲到关于设计模式的内容，在这里做一下笔录

首先讲的是单例模式，

单例模式: 一个类有且仅有一个实例，并且自行实例化向整个系统提供入口

从定义上来看，其实看起来简单，但稍微会有点懵逼，我们待会从实际代码中去自行体会吧。。

先来了解单例模式的一些特点：

1.一个类只能有一个实例

2.自己创建这个实例

3.整个系统都使用这一个实例

优势：

1.能够避免实例重复创建

2.能避免存在多个实例引起程序逻辑错误的场合

3.节约内存

我们先使用普通实例化的方式进行编程：

package com.oysd.singleton;

/**
 * @author ouyangshengduo
 * @description 不用单例模式运行的效果
 */

//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());
    }
}

运行结果：

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

以上出现了一些问题，两个实例不是同一个实例，造成了浪费，数据出现了矛盾，没有同步

故而知单例存在的意义

单例模式虽然简单，但功能还是比较强大的，他有好多种的编写方式，在此我暂时列举五种方式：

第一种：只适用于单线程环境，一般用的比较少

package com.oysd.singleton;
/**
 * @author ouyangshengduo
 * @describe Singleton的静态属性instance中，只有instance为
 * null的时候才创建一个实例，构造函数私有，确保每次都只创建一个，避
 * 免重复创建。
 * 缺点：只在单线程的情况下正常运行，在多线程的情况下，就会出问题。
 * 例如：当两个线程同时运行到判断instance是否为空的if语句，并且
 * instance确实没有创建好时，那么两个线程都会创建一个实例。
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance=null;
    private Singleton(){
        
    }
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance==null){
            instance=new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

第二种：懒汉式，感觉不太好,因为整个方法都加上锁很耗资源

package com.oysd.singleton;
/**
 * @author ouyangshengduo
 * @descripbe 在解法一的基础上加上了同步锁，使得在多线程的情况下可
 * 以用。例如：当两个线程同时想创建实例，由于在一个时刻只有一个线程
 * 能得到同步锁，当第一个线程加上锁以后，第二个线程只能等待。第一个
 * 线程发现实例没有创建，创建之。第一个线程释放同步锁，第二个线程才
 * 可以加上同步锁，执行下面的代码。由于第一个线程已经创建了实例，所
 * 以第二个线程不需要创建实例。保证在多线程的环境下也只有一个实例。
 * 缺点：每次通过getInstance方法得到singleton实例的时候都有一个试
 * 图去获取同步锁的过程。而众所周知，加锁是很耗时的。能避免则避免。
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance=null;
    private Singleton(){
        
    }
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if(instance==null){
            instance=new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

第三种：加同步锁，双重检查，建议使用

package com.oysd.singleton;
/**
 * @author ouyangshengduo
 * @description 只有当instance为null时，需要获取同步锁，创建一次实
 * 例。当实例被创建，则无需试图加锁。线程安全，效率高
 * 缺点：用双重if判断，复杂，容易出错
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance=null;
    private Singleton(){
        
    }
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance==null){
            synchronized(Singleton.class){
                if(instance==null){
                    instance=new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

第四种：饿汉式，线程安全,但耗内存，因为只要加载这个类，就会实例化对象

package com.oysd.singleton;
/**
 * @author ouyangshengduo
 * @description 初试化静态的instance创建一次。如果我们在Singleton类里
 * 面写一个静态的方法不需要创建实例，它仍然会早早的创建一次实例。而降
 * 低内存的使用率。
 *缺点：没有lazy loading的效果，从而降低内存的使用率
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance=new Singleton();
    private Singleton(){
        
    }
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

第五种：静态内部类

package com.oysd.singleton;
/**
 * @author ouyangshengduo
 * @description 定义一个私有的内部类，在第一次用这个嵌套类时，会创
 * 建一个实例。而类型为SingletonHolder的类，只有在
 * Singleton.getInstance()中调用，由于私有的属性，他人无法使用
 * SingleHolder，不调用Singleton.getInstance()就不会创建实例。
 * 优点：达到了lazy loading的效果，即按需创建实例
 */
public class Singleton {
    private Singleton(){
        
    }
    private static class SingletonHolder{
        private final static Singleton instance=new Singleton();
    }
    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonHolder.instance;
    }
}

然后通过单例模式来优化最开始出现的那个问题：

package com.oysd.singleton;
/**
 * @author ouyangshengduo
 * @description 单例模式运行效果
 */

//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());
    }
}

运行结果：

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