Android中单例模式的一些坑小结

来源：jb51　　时间：2019/2/25 9:08:02　　对本文有异议

前言

单例模式最初的定义出现于《设计模式》（艾迪生维斯理, 1994）：“保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。”

而我对单例的理解是，在可控的范围内充当全局变量的作用，就相当于C语言中一个全局结构体。

首先来看这样一个单例，稍微有点经验的同学可能都会说，这样的单例是非线程安全的。要加个volatile关键字才可以。

 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;
  }
 }

但是你要是问他，为什么是非线程安全的单例就答不出来了。搞清楚这个问题其实对我们的多线程理解是很有好处的。
我们首先明确一下对于jvm来说，完成对一个变量的写操作到底是如何进行的。

写操作：

（1）先把值写入cpu的高速缓存cache中。（2）然后再把这个cache中的值拷贝到ram（也就是我们的内存）中。

注意啊，对于一个写操作来说，这个（1）（2）可不是原子操作，很有可能（1）执行完毕以后，cpu又去干了其他事情，
并没有第一时间把cache的值写入到ram中。而我们读操作，都是从ram中去读取一个值的。

所以这里我们可以想一下，如果是多线程场景的话，会有一些坑。

然后再说一个概念，对于 singleton=new Singleton(); 这一条语句来说，他显然不是一条指令就可以完成的。

正常情况来说，我们要完成这条语句涉及到的指令大约如下：

1.申请一段堆内存空间

2.在这个堆内存空间中把我们需要的对象初始化完毕

3.把singleton这个引用指向我们的堆内存空间地址。

但是坑爹就坑爹在，虚拟机会有一个指令重排序的概念。当虚拟机发现单线程下指令的顺序变更不会导致结果异常的时候
就会触发指令重排序的机制，他会导致上述的 123顺序发生变更，比如我们把顺序改成132 你就会发现结果还是一样的。

（指令重排序的触发机制准确的来说是happens before原则有兴趣的同学可以深挖）

如果发生132的执行顺序会发生什么？

假设线程a 进入到了同步代码块中，这个时候触发了指令重排序，顺序变成132，假设cpu这个时候执行了13。然后转头
去执行线程b，线程b 进入getInstance方法的时候，他发现singleton 不是null了，于是欢天喜地的return了，
但是要知道这个时候线程a的 2还没执行，也就是说singleton虽然不是空，但是他指向的地址空间里面啥都没有，对象还没有初始化。所以这是一个非常大的隐患，虽然他发生的概率极低，低到我现在都没有复现过这种现象，但是依旧有概率。

那么正确的写法：

  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;
  }
 }

有很多人就会说 volatile 这个关键字以后，singleton=new Singleton(); 就不会发生指令重排了，所以这么做是正确的。

现在明确的告诉你，上面这个观点是错误的

singleton=new Singleton(); 这条语句背后的指令依旧有概率发生指令重排，只不过 volatile修饰过以后，在这条语句背后的指令完全执行完毕以前，对singleton这个引用的读操作全部被屏蔽了。

也就是说 132的执行顺序依旧会发生，只不过当执行完13 而2没有执行的时候，volatile修饰过的这个变量，所有对他的读操作
都会暂时屏蔽，等待2操作执行完以后，才会进行读操作。

这才是volatile关键字加上去以后的作用。

android很多代码比如eventbus的单例就是用的上述写法。

当然了，上述写法是典型的懒汉写法，所谓懒汉你就理解成用的时候才实例化，不用的话不实例化。

但是如果你的需求是这个单例无论在什么情况下都会存在，你当然可以写成饿汉，饿汉的写法更简单。

缺点就是他会一直占用内存。饿汉写法很多，我写个最简单的：

 class Singleton {
  //最简单的写法就是这个了，直接public就行
  public static final Singleton instance = new Singleton();
 
  private Singleton() {
  }
 
 }

单例序列化会破坏对象唯一性吗？

答案是会的：

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 {
  //最简单的写法就是这个了，直接public就行
  public static final Singleton instance = new Singleton();
 
  private Singleton() {
  }
 
//  //这个方法就可以保证序列化和反序列化得到的对象是同一个了
//  private Object readResolve() {
//   return instance;
//  }
 
 }
}

代码比较简单，大家可以测试一下，s1和s3就是2个不同的对象，但是如果把注释掉的readResolve方法放开的话，你就会发现
这个问题解决了，序列化和反序列化是同一个对象了。

对外部公开提供的sdk的单例要注意些什么？

尤其是对于很多金融安全类的sdk来说，如果你这个里面有单例的话，涉及到安全性要尽可能的不被业务方hook，
其中尤其要注意的就是有人可能会利用反射来new一个对象，破坏单例

解决这个问题也不难，

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

项目中的单例太多，如何有效管理？

其实就拿map管理就可以了，android里面的 wms，ams 等等系统单例服务都是这样的。你传一个key进去返回一个单例给你。
这个真的很有用哦，特别是大型工程，可以有效管理单例，文档输出就简单许多。

 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);
  }
 
 }