单例模式

一、特点

构造函数私有
通过静态函数获取实例对象
确保任何情况下全局只有一个实例对象
反射、反序列化、克隆也不会生成多个实例

二、定义

在某一系统里，某一个类有且只有一个实例对象，能够自行初始化并向全局提供入口。
使用范围最广的设计模式，在这个模式里最大的特点就是唯一性，某个类有且只有一个对象，并通过唯一的静态接口向外提供入口，在全局代码中通过该类的入口调用获取该对象进行使用，使用场景有以下几点：

实例化需要较多的资源，不适合多处声明初始化；

需要全局统一入口,有利于协调系统整体的行为；
比如说在项目里引用了Glide作为图片加载器，首页列表item需要用到、资讯页item用到，个人页面加载头像也用到，每个需要用到的地方有的统一圆角、有的圆形、占位图也不一致，好不容易写好了，万一UI改了、占位图要换，甚至以后要更换其它图片加载器呢？一个一个地方修改太耗时间，那为何不一开始就将图片加载封装起来，变成一个全局单例的ImageLoader。

三、实现方式

以往常见的有4种：饿汉模式、懒汉模式、DCL(Double Check Lock)，以及静态内部类

1、饿汉模式

public class Singleton{

    private static final Singleton mInstance = new Singleton();

    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance(){
        return mInstance;
    }

}

2、懒汉模式

public class Singleton{

    private static  Singleton mInstance;

    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance(){
        if (null == mInstance){
            mInstance = new Singleton();
        }
        return mInstance;
    }

}

3、DCL双检锁模式

public class Singleton{

    private volatile static Singleton mInstance;

    private Singleton(){}

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

}

关于上述四种实现方式的主要以后两者为主，涉及到原子性操作、JDK版本、同步、线程安全等概念，sInstance = new Singleton()并不是原子操作，在底层可以拆分为3步：

1、为Singleton实例对象分配堆内存空间；

2、调用Singleton构造函数，初始化成员字段；

3、将sInstance对象指向分配好的堆内存空间（这时开始就不再是null）；

而由于JVM的乱序执行，所以2、3步骤不是严格顺序执行，也有可能先执行3再执行2，而3执行之后mInstance就为非空对象，但此时如果有其他线程访问就会出现异常，不过这只是低概率的事件，JDK1.5版本之后已经得到处理，双检锁模式也可以使用volatile关键字声明mInstance对象，确保单例对象类里每一次使用的对象都是从内存中取出，就可以避免DCL失效的问题，只是这样会造成一些额外的开销；

4、静态内部类

public class Singleton{

    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonHolder.sInstance;
    }

    public static class SingletonHolder{
        private static final Singleton sInstance = new Singleton();
    }

}

外部类加载时不会主动先创建内部类，所以第一次加载Singleton类时，不会初始化SingletonHolder类，只有第一次调用getInstance()方法时，SingletonHolder及mInstance会被创建，所以它也是一种懒汉模式，未使用时不耗费资源。

四、其他实现方式

1、容器实现

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

    public static void addInstance(String key, Object instance) {
        if (!hashMap.containsKey(key)) {
            hashMap.put(key, instance);
        }
    }

    public static Object getInstance(String key) {
        return hashMap.get(key);
    }
}

相对来说用法简单，甚至可封装成一个单例管理类，在该类的HashMap中管理多个单例对象，但是需要注意的是HashMap并非线程安全，在复杂环境下要注意线程安全；

2、枚举类实现

/**
 * 接口，申明单例中所需要实现的函数
 */
public interface SingletonImpl{

    void load(String imageUrl);
}

/**
 * 单例实现类，实现SingletonImpl接口
 */
public enum Singleton implements SingletonImpl {

    //对SingletonImpl申明的函数进行实现
    //为什么INSTANCE值需要实现SingletonImpl的函数？
    //从这里也可以看出，在枚举类中的每一个值，其实都是一个对象
    //这也导致了用枚举类会比静态常量实现，要更耗内存
    INSTANCE {
        @Override
        public void load(String imageUrl) {

        }
    };

    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

在java中，枚举类是任何情况下都是线程安全的，并且内部可以声明变量、实现函数，在反序列化的情况下，枚举类不会生成新的实例，但是，枚举类需要知道的是：
1、枚举类是一种特殊的类，它和普通的类一样，有自己的成员变量、成员方法、构造器 (只能使用 private 访问修饰符，所以无法从外部调用构造器，构造器只在构造枚举值时被调用)；
2、一个 Java 源文件中最多只能有一个 public 类型的枚举类，且该 Java 源文件的名字也必须和该枚举类的类名相同；
3、使用 enum 定义的枚举类默认继承了 java.lang.Enum 类，并实现了 java.lang.Seriablizable 和 java.lang.Comparable 两个接口;
4、所有的枚举值都是 public static final 的，且非抽象的枚举类不能再派生子类；
5、枚举类的所有实例(枚举值)必须在枚举类的第一行显式地列出，否则这个枚举类将永远不能产生实例。列出这些实例(枚举值)时，系统会自动添加 public static final 修饰，无需手动显式添加。
6、在Android官方文档中，不建议使用枚举类实现，因为相对于同样的静态常量+注解实现方式，枚举类的内存占用要多得多，但用于单例模式，则不存在同样的对比性；
7、上述的除了枚举类型实现之外其他实现方式，需要注意反序列化对单例模式的影响，但枚举类型的特性使得即使反序列化，也不会生成一个新的对象；
防止反射攻击的方法

使用一个static标记位，再次实例化时验证值并抛出异常

使用枚举类型方法

五、Android中的单例模式

系统服务获取context.getSystemService
- WindowsManagerService[context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE)]
- ActivityManagerService[context.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE)]
- LayoutInflater[context.getSystemService(Context.LAYOUT_INFLATER_SERVICE)]
Context中的LayoutInflater等服务（实例化之后以HashMap容器方式实现单例，并缓存起来）

六、

优点
- 在内存中有且只有一个实例，所以避免对象的重复创建，节省内存开支；
- 如果是一个创建时需要读取配置、获取较多资源的对象时，还能节省开销，避免对资源的多重访问；
- 可以作为全局资源或设置的访问点，优化和共享资源访问；
缺点
- 一般没有接口，所以不方便扩展，维护难度大；
- 生命周期长、容易引起内存泄漏，传递上下文作为参数时需要注意，最好以Application作为context；