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Kotlin学习教程(三)
Kotlin学习教程(四)
Kotlin学习教程(五)
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Kotlin学习教程(七)
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Kotlin学习教程(十)
Kotlin教程笔记(57) - 改良设计模式 - 单例模式
在Kotlin中，单例模式是一种常见且实用的设计模式，用于确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。本文将介绍几种常见的Kotlin单例实现方式，以及它们的原理和具体使用方法。
饿汉式单例
java实现
public class PlainOldSingleton {
private static PlainOldSingleton INSTANCE = new PlainOldSingleton();
private PlainOldSingleton(){
System.out.println("PlainOldSingleton");
}
public static PlainOldSingleton getInstance(){
return INSTANCE;
}
}
kotlin实现
object PlainOldSingleton {
}
非线程安全的懒汉式单例
java实现
public class LazyNotThreadSafe {
private static LazyNotThreadSafe INSTANCE;
private LazyNotThreadSafe(){}
public static LazyNotThreadSafe getInstance(){
if(INSTANCE == null){
INSTANCE = new LazyNotThreadSafe();
}
return INSTANCE;
}
}
kotlin实现
class LazyNotThreadSafe {
companion object{
val instance by lazy(LazyThreadSafetyMode.NONE) {
LazyNotThreadSafe()
}
//下面是另一种等价的写法, 获取单例使用 get 方法
private var instance2: LazyNotThreadSafe? = null
fun get() : LazyNotThreadSafe {
if(instance2 == null){
instance2 = LazyNotThreadSafe()
}
return instance2!!
}
}
}
线程安全的懒汉式单例
java实现
public class LazyThreadSafeSynchronized {
private static LazyThreadSafeSynchronized INSTANCE;
private LazyThreadSafeSynchronized(){}
public static synchronized LazyThreadSafeSynchronized getInstance(){
if(INSTANCE == null){
INSTANCE = new LazyThreadSafeSynchronized();
}
return INSTANCE;
}
}
kotlin实现
class LazyThreadSafeSynchronized private constructor() {
companion object {
private var instance: LazyThreadSafeSynchronized? = null
@Synchronized
fun get(): LazyThreadSafeSynchronized{
if(instance == null) instance = LazyThreadSafeSynchronized()
return instance!!
}
}
}
DoubleCheck
java实现
public class LazyThreadSafeDoubleCheck {
private static volatile LazyThreadSafeDoubleCheck INSTANCE;
private LazyThreadSafeDoubleCheck(){}
public static LazyThreadSafeDoubleCheck getInstance(){
if(INSTANCE == null){
synchronized (LazyThreadSafeDoubleCheck.class){
if(INSTANCE == null) {
//初始化时分为实例化和赋值两步, 尽管我们把这一步写成下面的语句,
// 但Java虚拟机并不保证其他线程『眼中』这两步的顺序究竟是怎么样的
INSTANCE = new LazyThreadSafeDoubleCheck();
}
}
}
return INSTANCE;
}
}
kotlin实现
class LazyThreadSafeDoubleCheck private constructor(){
companion object{
val instance by lazy(mode = LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED){
LazyThreadSafeDoubleCheck()
}
private @Volatile var instance2: LazyThreadSafeDoubleCheck? = null
fun get(): LazyThreadSafeDoubleCheck {
if(instance2 == null){
synchronized(this){
if(instance2 == null)
instance2 = LazyThreadSafeDoubleCheck()
}
}
return instance2!!
}
}
}
静态内部类单例
java实现
public class LazyThreadSafeStaticInnerClass {
private static class Holder{
private static LazyThreadSafeStaticInnerClass INSTANCE = new LazyThreadSafeStaticInnerClass();
}
private LazyThreadSafeStaticInnerClass(){}
public static LazyThreadSafeStaticInnerClass getInstance(){
return Holder.INSTANCE;
}
}
kotlin实现
class LazyThreadSafeStaticInnerObject private constructor(){
companion object{
fun getInstance() = Holder.instance
}
private object Holder{
val instance = LazyThreadSafeStaticInnerObject()
}
}
懒汉式单例
懒汉式单例在第一次使用时才会创建实例，适用于实例创建开销较大的情况。
class Singleton private constructor() {
companion object {
private var instance: Singleton? = null
@Synchronized fun getInstance(): Singleton {
if (instance == null) {
instance = Singleton()
}
return instance!!
}
}
}
原理说明
- 使用
private constructor()私有化构造函数，防止外部直接实例化对象。 - 通过
companion object声明单例对象，并使用getInstance()方法获取单例实例。 - 在
getInstance()方法中进行实例化，确保只有在需要时才会创建对象。 - 使用
Synchronized关键字，保证线程安全。
饿汉式单例
饿汉式单例在类加载时就创建实例，保证了线程安全，但可能会造成资源浪费。
object Singleton {
// 单例对象
}
原理说明
- 使用
object关键字声明单例对象，该对象在类加载时立即被实例化。 - JVM会保证在任何线程访问该对象之前，该对象已经被初始化完毕，确保线程安全。
双重检查锁
双重检查锁机制在懒汉式的基础上增加了线程安全性和性能。
class Singleton private constructor() {
companion object {
@Volatile private var instance: Singleton? = null
fun getInstance(): Singleton {
return instance ?: synchronized(this) {
instance ?: Singleton().also { instance = it }
}
}
}
}
原理说明
- 使用
@Volatile关键字确保instance字段的可见性，防止多线程环境下出现指令重排序导致的问题。 - 通过双重检查（Double-Checked）机制，在第一次调用
getInstance()时进行加锁，确保只有一个线程能够创建实例。
静态内部类
使用静态内部类来实现单例模式，利用类加载机制保证线程安全。
class Singleton private constructor() {
companion object {
val instance = Holder.INSTANCE
}
private object Holder {
val INSTANCE = Singleton()
}
}
原理说明
- 将单例类的构造函数私有化，避免外部直接实例化。
- 通过一个静态内部类来持有单例实例，利用类加载机制保证了线程安全和延迟加载的效果。
枚举类
利用枚举类的特性，保证了单例的实现。
enum class Singleton {
INSTANCE
}
原理说明
- 枚举类在Java和Kotlin中都是线程安全的，并且只会被装载一次。
- 利用枚举类的单例特性，可以直接通过
Singleton.INSTANCE获取单例实例，保证了线程安全和延迟加载。 - 保证序列化与反序列化安全
- 避免反射问题
结语
Kotlin提供了多种实现单例模式的方式，每种方式都有其自身的优缺点，大家可以根据实际需求选择合适的方式。无论是懒汉式、饿汉式还是双重检查锁等等，都能够确保在应用程序中只有一个实例存在。
