前言
作为一家公司的Android技术主管，面试是一件比较爽的事，一般来说我面到的都是水平不如我的(主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，设计模式比较问的多。然而真正能说的出设计模式的人少之又少。很难让我满意。尤其是及其常用的单例模式。
单例是什么？
是一种对象创建模式，可以确保项目中一个类只产生一个实例。
好处
对于频繁使用的对象可以减少创建对象所花费的时间，这对于重量级对象来说，简直是福音。由于new的减少，对系统内存使用频率也会降低，减少GC的压力，并缩短GC停顿时间，这也会减少Android项目的UI卡顿。
java的单例及其涉及的知识点
- 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，大家都应该知道，构造函数为private，用getInstance来获取实例
- 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;
}
}比饿汉式的优点在于用时再加载，比较重量级的单例，就不适用与饿汉了。
- 线程安全的懒汉模式
public class TestSingleton {
private static TestSingleton testSingleton;
private TestSingleton(){
}
public static TestSingleton getInstance(){
if(testSingleton==null){
synchronized (TestSingleton.class){
testSingleton = new TestSingleton();
}
}
return testSingleton;
}
}可以看到的是比上面的单例多了一个对象锁，着可以保证在创建对象的时候，只有一个线程能够创建对象。
- 线程安全的懒汉模式-DCL双重检查锁机制
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;
}
}双重检查，同步块加锁机制，保证你的单例能够在加锁后的代码里判断空，还有增加了一个volatile 关键字，保证你的线程在执行指令时候按顺序执行。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？
简单来说，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
假如m原先的值为0，那么对于这个操作，要么执行成功m变成了6，要么是没执行m还是0，而不会出现诸如m=3这种中间态——即使是在并发的线程中。
而，声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，至少有两个操作：
声明一个变量n
给n赋值为6
这样就会有一个中间状态：变量n已经被声明了但是还没有被赋值的状态。
在多线程中，由于线程执行顺序的不确定性，如果两个线程都使用m，就可能会导致不稳定的结果出现。
什么是指令重排？
简单来说，就是计算机为了提高执行效率，会做的一些优化，在不影响最终结果的情况下，可能会对一些语句的执行顺序进行调整。
int a ; // 语句1
a = 8 ; // 语句2
int b = 9 ; // 语句3
int c = a + b ; // 语句4
正常来说，对于顺序结构，执行的顺序是自上到下，也即1234。
但是，由于指令重排的原因，因为不影响最终的结果，所以，实际执行的顺序可能会变成3124或者1324。
由于语句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，在不影响最终结果的情况下，其拆分成的原子操作可能会被重新排列执行顺序。
主要在于testSingleton = new TestSingleton()这句，这并非是一个原子操作，事实上在 JVM 中这句话大概做了下面 3 件事情。
给 testSingleton 分配内存
调用 testSingleton 的构造函数来初始化成员变量，形成实例
将testSingleton 对象指向分配的内存空间（执行完这步 testSingleton 才是非 null 了）
但是在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。也就是说上面的第二步和第三步的顺序是不能保证的，最终的执行顺序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是后者，则在 3 执行完毕、2 未执行之前，被线程二抢占了，这时 testSingleton 已经是非 null 了（但却没有初始化），所以线程二会直接返回 instance，然后使用，然后顺理成章地报错。
推荐后两种来实现单例
静态内部类来实现单例
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 初始化完成后不能被修改，线程安全。
敲黑板！！知识点：java在加载类的时候不会将其内部的静态内部类加载，只有在使用该内部类方法时才被调用。这明显是最好的单例，并不需要什么锁一类的机制。
利用了类中静态变量的唯一性
优点：
jvm本身机制保证线程安全。
synchronized 会导致性能问题。
TestSingletonInner 是私有的，除了通过TestSingleton 访问，没有其他访问的可能性。
- 枚举单例
public enum TestSingleton {
INSTANCE;
public void toSave(){
}
}使用TestSingleton.INSTANCE.toSave();
创建枚举实例的过程是线程安全的，所以这种写法也没有同步的问题。如果你要自己添加一些线程安全的方法，记得控制线程安全哦。
优点：写法简单/线程安全
kotlin的单例
- 饿汉式实现
object SingletonDemo - 懒汉式
class Singleton private constructor() {
companion object {
var instance: Singleton? = null
get() {
if (field == null) {
field = Singleton()
}
return field
}
private set
}
}- 线程安全的懒汉式
class Singleton private constructor() {
companion object {
var instance: Singleton? = null
@Synchronized
get() {
if (field == null) {
field = Singleton()
}
return field
}
private set
}
}- 双重校验锁式
class Singleton private constructor() {
companion object {
val instance: Singleton by lazy {
Singleton() }
}
}- 静态内部类式
class Singleton private constructor() {
companion object {
val instance = SingletonHolder.holder
}
private object SingletonHolder {
val holder= Singleton()
}
}我个人在用kotlin单例的话我还是喜欢直接用lazy，方便，嘻嘻嘻
Android源码中的单例
通常我们会用context.getSystemService(String name)来获取一些系统服务
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 部分源码
public abstract class Context {
public abstract Object getSystemService(@ServiceName @NonNull String name);
}通过分析activity的启动流程可以知道，Context的功能的具体实现是在ContextImpl.java
class ContextImpl extends Context {
...
@Override
public Object getSystemService(String name) {
return SystemServiceRegistry.getSystemService(this, name);
}
}然后继续SystemServiceRegistry.getSystemService(this, name)：
final class SystemServiceRegistry {
...
//用来getSystemService的容器，里面存放的是ServiceFetcher<?>
private static final HashMap<String, ServiceFetcher<?>> SYSTEM_SERVICE_FETCHERS =
new HashMap<String, ServiceFetcher<?>>();
...
//静态代码块，第一次加载时执行，而且只会执行一次，保证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
}
...
//静态代码块中调用这个方法，把服务名和创建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;
}
...
}里面还不是直接拿到服务，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，看上面的静态代码块里面的方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，然后数组长度就+1。第一次获取到这个数组肯定是个空数组
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方法，把生成的具体服务放在数组对应下标中，
//之后就直接从数组中获取了。实现了单例。
service = createService(ctx);
cache[mCacheIndex] = service;
}
return (T)service;
}
}
// 在静态代码块中实现
public abstract T createService(ContextImpl ctx);
}里面有个抽象方法，需要实例化的时候实现。在静态代码块中的方法都实现了这个createService(ContextImpl ctx)方法，并且返回了对应的服务。
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