Android中單例模式的一些坑小結(jié)

前言

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單例模式最初的定義出現(xiàn)于《設(shè)計模式》（艾迪生維斯理, 1994）：“保證一個類僅有一個實例，并提供一個訪問它的全局訪問點?！?/p>

而我對單例的理解是，在可控的范圍內(nèi)充當(dāng)全局變量的作用，就相當(dāng)于C語言中一個全局結(jié)構(gòu)體。

首先來看這樣一個單例，稍微有點經(jīng)驗的同學(xué)可能都會說，這樣的單例是非線程安全的。要加個volatile關(guān)鍵字才可以。

 class Singleton{
  private static Singleton singleton;
  private Singleton(){};
  public static Singleton getInstance()
  {
   if (singleton==null)
   {
    synchronized (Singleton.class)
    {
     if (singleton==null)
     {
      singleton=new Singleton();
     }
    }
   }
   return singleton;
  }
 }

但是你要是問他，為什么是非線程安全的單例就答不出來了。搞清楚這個問題其實對我們的多線程理解是很有好處的。
我們首先明確一下對于jvm來說，完成對一個變量的寫操作到底是如何進(jìn)行的。

寫操作：

（1）先把值寫入cpu的高速緩存cache中。（2）然后再把這個cache中的值拷貝到ram（也就是我們的內(nèi)存）中。

注意啊，對于一個寫操作來說，這個（1）（2）可不是原子操作，很有可能（1）執(zhí)行完畢以后，cpu又去干了其他事情，
并沒有第一時間把cache的值寫入到ram中。而我們讀操作，都是從ram中去讀取一個值的。

所以這里我們可以想一下，如果是多線程場景的話，會有一些坑。

然后再說一個概念，對于 singleton=new Singleton(); 這一條語句來說，他顯然不是一條指令就可以完成的。

正常情況來說，我們要完成這條語句涉及到的指令大約如下：

1.申請一段堆內(nèi)存空間

2.在這個堆內(nèi)存空間中把我們需要的對象初始化完畢

3.把singleton這個引用指向我們的堆內(nèi)存空間地址。

但是坑爹就坑爹在，虛擬機(jī)會有一個指令重排序的概念。當(dāng)虛擬機(jī)發(fā)現(xiàn)單線程下指令的順序變更不會導(dǎo)致結(jié)果異常的時候
就會觸發(fā)指令重排序的機(jī)制，他會導(dǎo)致上述的 123順序發(fā)生變更，比如我們把順序改成132 你就會發(fā)現(xiàn) 結(jié)果還是一樣的。

（指令重排序的觸發(fā)機(jī)制準(zhǔn)確的來說是happens before原則有興趣的同學(xué)可以深挖）

如果發(fā)生132的執(zhí)行順序會發(fā)生什么？

假設(shè)線程a 進(jìn)入到了同步代碼塊中，這個時候觸發(fā)了指令重排序，順序變成132，假設(shè)cpu這個時候執(zhí)行了13。然后轉(zhuǎn)頭
去執(zhí)行線程b，線程b 進(jìn)入getInstance方法的時候，他發(fā)現(xiàn)singleton 不是null了，于是歡天喜地的return了，
但是要知道這個時候線程a的 2還沒執(zhí)行，也就是說singleton雖然不是空，但是他指向的地址空間里面啥都沒有，對象還沒有初始化。所以這是一個非常大的隱患，雖然他發(fā)生的概率極低，低到我現(xiàn)在都沒有復(fù)現(xiàn)過這種現(xiàn)象，但是依舊有概率。

那么正確的寫法：

  class Singleton{
  private static volatile Singleton singleton;
  private Singleton(){};
  public static Singleton getInstance()
  {
   if (singleton==null)
   {
    synchronized (Singleton.class)
    {
     if (singleton==null)
     {
      singleton=new Singleton();
     }
    }
   }
   return singleton;
  }
 }

有很多人就會說 volatile 這個關(guān)鍵字以后，singleton=new Singleton(); 就不會發(fā)生指令重排了，所以這么做是正確的。

現(xiàn)在明確的告訴你，上面這個觀點是錯誤的

singleton=new Singleton(); 這條語句背后的指令依舊有概率發(fā)生指令重排，只不過 volatile修飾過以后，在這條語句背后的指令完全執(zhí)行完畢以前，對singleton這個引用的讀操作全部被屏蔽了。

也就是說 132的執(zhí)行順序依舊會發(fā)生，只不過當(dāng)執(zhí)行完13 而2沒有執(zhí)行的時候，volatile修飾過的這個變量，所有對他的讀操作
都會暫時屏蔽，等待2操作執(zhí)行完以后，才會進(jìn)行讀操作。

這才是volatile關(guān)鍵字加上去以后的作用。

android很多代碼比如eventbus的單例就是用的上述寫法。

當(dāng)然了，上述寫法是典型的懶漢寫法，所謂懶漢你就理解成用的時候才實例化，不用的話不實例化。

但是如果你的需求是這個單例無論在什么情況下都會存在，你當(dāng)然可以寫成餓漢，餓漢的寫法更簡單。

缺點就是他會一直占用內(nèi)存。餓漢寫法很多，我寫個最簡單的：

 class Singleton {
  //最簡單的寫法就是這個了，直接public就行
  public static final Singleton instance = new Singleton();

  private Singleton() {
  }

 }

單例序列化會破壞對象唯一性嗎？

答案是會的：

package com.wuyue.test;

import java.io.*;

/**
 * Created by 16040657 on 2019/2/12.
 */
public class Test2 {


 public static void main(String args[]) {

  Singleton s1 = Singleton.instance;

  File f = new File("../test.txt");
  try {
   ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(f));
   oos.writeObject(s1);
   oos.close();

   ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(f));
   Singleton s3 = (Singleton) ois.readObject();

   System.out.println("s1==s3:" + (s1 == s3));

  } catch (IOException e) {
   e.printStackTrace();
  } catch (ClassNotFoundException e) {
   e.printStackTrace();
  }


 }

 static class Singleton implements Serializable {
  //最簡單的寫法就是這個了，直接public就行
  public static final Singleton instance = new Singleton();

  private Singleton() {
  }

//  //這個方法就可以保證序列化和反序列化得到的對象是同一個了
//  private Object readResolve() {
//   return instance;
//  }

 }
}

代碼比較簡單，大家可以測試一下，s1和s3就是2個不同的對象，但是如果把注釋掉的readResolve方法放開的話，你就會發(fā)現(xiàn)
這個問題解決了，序列化和反序列化是同一個對象了。

對外部公開提供的sdk的單例要注意些什么？

尤其是對于很多金融安全類的sdk來說，如果你這個里面有單例的話，涉及到安全性要盡可能的不被業(yè)務(wù)方hook，
其中尤其要注意的就是有人可能會利用反射來new一個對象，破壞單例

解決這個問題也不難，

 private Singleton() {
   //防止有人利用反射惡意修改
   if (null != instance) {
    throw new RuntimeException("dont construct more!");
   }

  }

項目中的單例太多，如何有效管理？

其實就拿map管理就可以了，android里面的 wms，ams 等等系統(tǒng)單例服務(wù)都是這樣的。你傳一個key進(jìn)去返回一個單例給你。
這個真的很有用哦，特別是大型工程，可以有效管理單例，文檔輸出就簡單許多。

 static class SingletonManager {
  private static Map<String, Object> objectMap = new HashMap<>();

  private SingletonManager() {
  }

  public static void registerService(String key, Object ins) {
   if (!objectMap.containsKey(key)) {
    objectMap.put(key, ins);
   }
  }

  public static Object getService(String key) {
   return objectMap.get(key);
  }

 }

android中使用單例還要注意些什么？

最主要的就是盡量不要利用單例模式存儲傳遞數(shù)據(jù)，因為app掛在后臺的時候進(jìn)程會容易被殺掉，如果回到前臺再取這個單例里的數(shù)據(jù)很容易就取到個null，所以android中寫單例的原則就是：

原則上不允許用單例模式傳遞數(shù)據(jù)，如果一定要這么做，請考慮數(shù)據(jù)恢復(fù)現(xiàn)場。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對創(chuàng)新互聯(lián)的支持。

文章題目：Android中單例模式的一些坑小結(jié)
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