应用最广的模式-单列模式(结合Android源码)
谈起设计模式估计大家都不会陌生,一个项目中至少会用到其中的一种模式,今天要说的主角就是单列,我了大致总结了它的几种用法同时也结合了Android的源码进行单列的分析;
好了正题开始了,其实个人总结了下自我学习的方法,在学习任何一个新的事物的时候,不能盲目的去干,而应适当的采取一定的技巧性东西,OK;
我大致分了三大步:
1:要知道这个东西是个什么玩意,这个东西有啥用,一般用在啥地方;2:这个东西该怎么用了,我平时有没有遇到类似的用法;3:熟悉了用法之后,总结下为什么别人那样去写,这样写的优缺点是什么,我能不能仿写下或者能不能改写下别人的代码,进行深度的总结下,然后用于到实践中,记住,看完了,千万不要就丢掉了,东西太多了,也许今天记住了,明天就会忘记,所以最好写几个案列实践下;实践是检验真理的位移标准,不是吗;
1: 单列模式的定义以及应用场景
1.1 定义:
确保这个类在内存中只会存在一个对象,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例;
1.2 场景:
一般创建一个对象需要消耗过多的资源,如:访问I0和数据库等资源或者有很多个地方都用到了这个实例;
2:单列模式的几种基本写法:
2.1 最常见的写法:(懒汉式和饿汉式)
2.1.1 饿汉式
public class Singleton {
private static final Singleton INSTANCE=new Singleton();
private Singleton(){
}
public static Singleton getInstance(){
return INSTANCE;
}
}
2.1.1 懒汉式
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton(){
}
public static synchronized Singleton getInstance(){
if(instance == null){
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
上边的两种是最常见的,顾名思义懒汉式和饿汉式,一个是拿时间换空间,一个是拿空间换时间,懒汉式只有我需要他的时候才去加载它,懒加载机制,饿汉式不管需不需要我先加载了再说,先在内存中开辟一块空间,占用一块地方,等用到了直接就拿来用.这两种是最基本的单列模式,
2.1.2.1懒汉式:
懒汉式缺点:效率低，第一次加载需要实例化，反应稍慢。每次调用getInstance方法都会进行同步，消耗不必要的资源。
2.1.1.1饿汉式:
缺点:不需要的时候就加载了,造成资源浪费.
2.2 双重检查单列(DCL实现单列)
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton(){
}
public static Singleton getInstance(){
if(instance == null){
synchronized (Singleton.class){
if(instance == null){
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
这种写法估计是我们在开发中最常用的,这次代码的亮点是是在getInstance()方法中进行了双重的判断,第一层判断的主要避免了不必要的同步,第二层判断是为了在null的情况下再去创建实例;举个简单的列子:假如现在有多个线程同时触发这个方法: 线程A执行到nstance = new Singleton(),它大致的做了三件事:
1.给Singleton实例分配内存,将函数压栈,并且申明变量类型;
2.初始化构造函数以及里面的字段,在堆内存开辟空间;
3.将instance对象指向分配的内存空间;
演示图.png这种写法也并不是保证完全100%的可靠,由于java编译器允许执行无序,并且jdk1.5之前的jvm(java内存模型)中的Cache,寄存器到主内存的回写顺序规定,第二个和第三个执行是无法保证按顺序执行的,也就是说有可能1-2-3也有可能是1-3-2; 这时假如有A和B两条线程,A线程执行到3的步骤,但是未执行2,这时候B线程来了抢了权限,直接取走instance这时候就有可能报错,同时我也放了一张内存模型,帮助大家更好的去理解,如图;
内存模型.png
简单总结就是说jdk1.5之前会造成两个问题
1:线程间共享变量不可见性;2:无序性(执行顺序无法保证);当然这个bug已经修复了,SUN官方调整了JVM,具体了Volatile关键字,因此在jdk1.5之前只需要写成这样既可, private Volatitle static Singleton instance; 这样就可以保证每次都是从主内存中取,当然这样写或多或少的回影响性能,但是为了安全起见,这点性能牺牲还是值得;
双重检查单列(DCL)
优点:资源利用率高,第一次执行方法是单列对象才会被实例化;缺点:第一次加载时会稍慢,jdk1.5之之前有可能会加载会失败;
Android常用的框架:Eventbus(DCL双重检查)
static volatile EventBus defaultInstance;
public static EventBus getDefault() {
if (defaultInstance == null) {
synchronized (EventBus.class) {
if (defaultInstance == null) {
defaultInstance = new EventBus();
}
}
}
return defaultInstance;
}
2.3 静态内部内实现单列
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {
}
public static class SingletonInstance {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance() {
return SingletonInstance.INSTANCE;
}
}
这种方式不仅确保了线程的安全性,也能够保证对象的唯一性,同时也是延迟加载,很多技术大牛也是这样推荐书写;
2.4 枚举实现单列
public enum SingletonEnum {
INSTANCE;
public void doSomething() {
}
}
优点:相对于其他单列来说枚举写法最简单,并且任何情况下都是单列的,JDK1.5之后才有的;
2.5 使用容器单列
public class SingletonManager {
private static Map<String, Object> objMap = new HashMap<>();
private SingletonManager() {
}
public static void putObject(String key, String instance){
if(!objMap.containsKey(key)){
objMap.put(key, instance);
}
}
public static Object getObject(String key){
return objMap.get(key);
}
}
在程序开始的时候将单列类型注入到一个容器之中,也就是单列ManagerClass,在使用的时候再根据key值获取对应的实例,这种方式可以使我们很方便的管理很多单列对象,也对用户隐藏了具体实现类,降低了耦合度;但是为了避免造成内存泄漏,所以我们一般在生命周期销毁的时候也要去销毁它;
Android源码分析:
说了这么多,也写了这么多,摩拳擦掌,让我们深吸一口气,准备好,老司机发车了,上车了,一起来看看Android源码中是如何实现单列的,今天的的重点就是LayoutInflater这个类;
LayoutInflater的单列模式实现:
基本用法:LayoutInflater mInflater = LayoutInflater.from(this);
上边的写法估计没有人会陌生,获取LayoutInflater 的实例,我们一起看看具体的源码实现:
/**
* Obtains the LayoutInflater from the given context.
*/
public static LayoutInflater from(Context context) {
//调用Context getSystemService()方法获取;
LayoutInflater LayoutInflater =
(LayoutInflater) context.getSystemService(Context.LAYOUT_INFLATER_SERVICE);
if (LayoutInflater == null) {
throw new AssertionError("LayoutInflater not found.");
}
return LayoutInflater;
}
Context 类
public abstract Object getSystemService(@ServiceName @NonNull String name);
我们知道Context是一个抽象类,那么到底是那个类具体实现的了,我们C+H(window)一下,看看他到底有哪些子类,看下图;
Paste_Image.png
我擦,是不是搞事情,这么多类怎么找,一个类一类的去翻吗?既然不能从这个地方下手,那就只能改走其他的道路,那我就从入口函数开始,也就是我们熟悉的main函数 在Android中ActivityThread类中,看主要的方法和类;
### ActivityThread thread = new ActivityThread();
主要看thread的attach(false)方法:
public static void main(String[] args) {
省略.......
//初始化thread
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
省略.......
}
```
private void attach(boolean system) {
//是不是系统应用:传递的false
if (!system) {
省略......
final IActivityManager mgr = ActivityManagerNative.getDefault();
try {
mgr.attachApplication(mAppThread);
} catch (RemoteException ex) {
// Ignore
}
省略......
}
在main方法中初始化ActivityThread的类,并且调用了attach方法 传入false,证明不是系统应用,紧接着获取了IActivityManager 实例,其实也就是ActivityManagerService的对象,他们的关系图如下;
@62[RUXWSUUF5}IJ86]_GL8.png
接着调用attachApplication(mAppThread);绑定当前的ApplicationThread;接着往下走,看看attachApplication(mAppThread)方法,还是一样的抓住核心,只看重点;
@Override
public final void attachApplication(IApplicationThread thread) {
synchronized (this) {
int callingPid = Binder.getCallingPid();
final long origId = Binder.clearCallingIdentity();
attachApplicationLocked(thread, callingPid);
Binder.restoreCallingIdentity(origId);
}
}
这个方法逻辑就很简单了锁定当前的thread和pid 接着继续往下走;
ActivityManagerService
private final boolean attachApplicationLocked(IApplicationThread thread,
int pid) {
省略.......
thread.bindApplication(processName, appInfo, providers, app.instrumentationClass,
profilerInfo, app.instrumentationArguments, app.instrumentationWatcher,
app.instrumentationUiAutomationConnection, testMode, enableOpenGlTrace,
isRestrictedBackupMode || !normalMode, app.persistent,
new Configuration(mConfiguration), app.compat,
getCommonServicesLocked(app.isolated),
mCoreSettingsObserver.getCoreSettingsLocked());
//省略........
// See if the top visible activity is waiting to run in this process...
if (normalMode) {
try {
if (mStackSupervisor.attachApplicationLocked(app)) {
didSomething = true;
}
} catch (Exception e) {
Slog.wtf(TAG, "Exception thrown launching activities in " + app, e);
badApp = true;
}
}
//下边主要是介绍了些receiver和broadcast 这些都不是重点主要看和app有关的, 所以就省略掉了;
这个方法代码很长但是逻辑并不是很复杂,有两个重要的方法, thread.bindApplication()和attachApplicationLocked(app);bindApplication见名之意,将thread绑定到ActivityManagerService中,那我们来看看attachApplicationLocked(app)这个方法,
ActivityStackSupervisor
boolean attachApplicationLocked(ProcessRecord app) throws RemoteException {
final String processName = app.processName;
boolean didSomething = false;
for (int displayNdx = mActivityDisplays.size() - 1; displayNdx >= 0; --displayNdx) {
ArrayList<ActivityStack> stacks = mActivityDisplays.valueAt(displayNdx).mStacks;
for (int stackNdx = stacks.size() - 1; stackNdx >= 0; --stackNdx) {
final ActivityStack stack = stacks.get(stackNdx);
if (!isFrontStack(stack)) {
continue;
}
//返回当前栈顶的activity
ActivityRecord hr = stack.topRunningActivityLocked(null);
if (hr != null) {
if (hr.app == null && app.uid == hr.info.applicationInfo.uid
&& processName.equals(hr.processName)) {
try {
//真正的开启activity;原来找了半天就是这个家伙
if (realStartActivityLocked(hr, app, true, true)) {
didSomething = true;
}
} catch (RemoteException e) {
Slog.w(TAG, "Exception in new application when starting activity "
+ hr.intent.getComponent().flattenToShortString(), e);
throw e;
}
}
}
}
}
}
一看这个名字就知道肯定和Activity的任务栈有关的,当前内部持有一个ActivityStack，相当于ActivityStack的辅助管理类;realStartActivityLocked(hr, app, true, true)而这个方法是真正的去开启activity的
final boolean realStartActivityLocked(ActivityRecord r,
ProcessRecord app, boolean andResume, boolean checkConfig)
throws RemoteException {
//省略..主要是检查一些配置信息和设置相关的参数等等........
//参数设置完毕终于准备启动activity了，发车了；
app.thread.scheduleLaunchActivity(new Intent(r.intent), r.appToken,
System.identityHashCode(r), r.info, new Configuration(mService.mConfiguration),
new Configuration(stack.mOverrideConfig), r.compat, r.launchedFromPackage,
task.voiceInteractor, app.repProcState, r.icicle, r.persistentState, results,
newIntents, !andResume, mService.isNextTransitionForward(), profilerInfo);
//省略...........
}
重点的东西来了既然这个方法是用来开启activity的我猜想他肯定和Context有关,既然和Context有关那么也就能找到Context的子类带这个目标我们出发了,我已饥渴难耐了;
ActivityThread
@Override
public final void scheduleLaunchActivity(Intent intent, IBinder token, int ident,
ActivityInfo info, Configuration curConfig, Configuration overrideConfig,
CompatibilityInfo compatInfo, String referrer, IVoiceInteractor voiceInteractor,
int procState, Bundle state, PersistableBundle persistentState,
List<ResultInfo> pendingResults, List<ReferrerIntent> pendingNewIntents,
boolean notResumed, boolean isForward, ProfilerInfo profilerInfo) {
updateProcessState(procState, false);
ActivityClientRecord r = new ActivityClientRecord();
r.token = token;
r.ident = ident;
r.intent = intent;
r.referrer = referrer;
r.voiceInteractor = voiceInteractor;
r.activityInfo = info;
r.compatInfo = compatInfo;
r.state = state;
r.persistentState = persistentState;
r.pendingResults = pendingResults;
r.pendingIntents = pendingNewIntents;
r.startsNotResumed = notResumed;
r.isForward = isForward;
r.profilerInfo = profilerInfo;
r.overrideConfig = overrideConfig;
updatePendingConfiguration(curConfig);
sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r);
}
这个方法准备了要启动的activity的一些信息,重要的一点他利用Handler发送了一个消息, sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r);我们来找找这个接收消息的地方;
public void handleMessage(Message msg) {
if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, ">>> handling: " + codeToString(msg.what));
switch (msg.what) {
case LAUNCH_ACTIVITY: {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityStart");
final ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord) msg.obj;
r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
r.activityInfo.applicationInfo, r.compatInfo);
//最终调用
handleLaunchActivity(r, null);
}省略..............
}
我们接着具体看看 handleLaunchActivity(r, null);这个方法到底做了什么东西;
private void handleLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
//省略.......
Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent); .
//返回Activity对象;我们经常用到Context的时候就传入this,我猜想Activity的创建和Context应该是少不了的关联,没办法只能接着找;
}
省略........
performLaunchActivity 代码太多我本来想只是截取一部分,可是看了好久感觉还是贴出来一大部分吧,毕竟都是比较重要的,
private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
/省略......
//终于找到了activity的创建了;你用类加载器采用反射机制;
Activity activity = null;
try {
java.lang.ClassLoader cl = r.packageInfo.getClassLoader();
activity = mInstrumentation.newActivity(
cl, component.getClassName(), r.intent);
StrictMode.incrementExpectedActivityCount(activity.getClass());
r.intent.setExtrasClassLoader(cl);
r.intent.prepareToEnterProcess();
if (r.state != null) {
r.state.setClassLoader(cl);
}
}
...........
//初始化Application
try {
Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
if (activity != null) {
//获取当前activity的Context 终于还是给我找到了...
Context appContext = createBaseContextForActivity(r, activity);
CharSequence title = r.activityInfo.loadLabel(appContext.getPackageManager());
Configuration config = new Configuration(mCompatConfiguration);
.........
activity.attach(appContext, this, getInstrumentation(), r.token,
r.ident, app, r.intent, r.activityInfo, title, r.parent,
r.embeddedID, r.lastNonConfigurationInstances, config,
r.referrer, r.voiceInteractor);
if (customIntent != null) {
activity.mIntent = customIntent;
}
r.lastNonConfigurationInstances = null;
activity.mStartedActivity = false;
int theme = r.activityInfo.getThemeResource();
if (theme != 0) {
activity.setTheme(theme);
}
activity.mCalled = false;
if (r.isPersistable()) {
mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state, r.persistentState);
} else {
mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);
}
if (!activity.mCalled) {
throw new SuperNotCalledException(
"Activity " + r.intent.getComponent().toShortString() +
" did not call through to super.onCreate()");
}
r.activity = activity;
r.stopped = true;
if (!r.activity.mFinished) {
activity.performStart();
r.stopped = false;
}
if (!r.activity.mFinished) {
if (r.isPersistable()) {
if (r.state != null || r.persistentState != null) {
mInstrumentation.callActivityOnRestoreInstanceState(activity, r.state,
r.persistentState);
}
} else if (r.state != null) {
mInstrumentation.callActivityOnRestoreInstanceState(activity, r.state);
}
...........
撑住 撑住 就到了....
private Context createBaseContextForActivity(ActivityClientRecord r, final Activity activity) {
//省略........
ContextImpl appContext = ContextImpl.createActivityContext(
this, r.packageInfo, displayId, r.overrideConfig);
appContext.setOuterContext(activity);
Context baseContext = appContext;
//省略....还好代码不多;感谢老铁 这个不就是我要找到的他的实现类吗.....赶紧看看,对了之前的方法可别忘了,
ContextImpl类:
@Override
public Object getSystemService(String name) {
return SystemServiceRegistry.getSystemService(this, name);
}
一步一步点下去
/**
* Gets a system service from a given context. 注释写的多清楚,哈哈
*/
public static Object getSystemService(ContextImpl ctx, String name) {
ServiceFetcher<?> fetcher = SYSTEM_SERVICE_FETCHERS.get(name);
return fetcher != null ? fetcher.getService(ctx) : null;
}
终于没了吧
看看真面目
HashMap> SYSTEM_SERVICE_FETCHERS =new HashMap>();
原来就是HashMap存贮,也就是我上边写的最后一种单列方式容器存贮,其实写到这里还并没有写完了,既然我们是直接获取的也并没有自己进行注入,那么你想过没有那么到底系统是啥时候给我们注入的了,带这个问题,我们在翻翻源码,瞧瞧,别怕,有我在嘿嘿.....继续接着撸起;
SystemServiceRegistry类:
我们看看这个HashMap到底是啥时候注入的只关心这个man就好了搜索一下;
/**
* Statically registers a system service with the context.
* This method must be called during static initialization only.
注释还是注释写的真的太清楚了,虽然我英语没过好多级,这些还是一看就明白的
*/
private static <T> void registerService(String serviceName, Class<T> serviceClass,
ServiceFetcher<T> serviceFetcher) {
.........
SYSTEM_SERVICE_FETCHERS.put(serviceName, serviceFetcher);
}
原来在这地方调用,那到底是啥时候调用的这个registerService还是需要搜索一下,这就比之前简单多了,
static {
registerService(Context.ACCESSIBILITY_SERVICE, AccessibilityManager.class,
new CachedServiceFetcher<AccessibilityManager>() {
@Override
public AccessibilityManager createService(ContextImpl ctx) {
return AccessibilityManager.getInstance(ctx);
}});
registerService(Context.CAPTIONING_SERVICE, CaptioningManager.class,
new CachedServiceFetcher<CaptioningManager>() {
@Override
public CaptioningManager createService(ContextImpl ctx) {
return new CaptioningManager(ctx);
}});
......省略
重点在这,这不是就是我们获取的东西吗;
registerService(Context.LAYOUT_INFLATER_SERVICE, LayoutInflater.class,
new CachedServiceFetcher<LayoutInflater>() {
@Override
public LayoutInflater createService(ContextImpl ctx) {
return new PhoneLayoutInflater(ctx.getOuterContext());
}});
省略..........
总结:
原来我们app已启动的时候下边已经多了大量的工作,在第一次加载类的时候就会注册各种ServiceFetcher,将这些以键值对的形式存进去,需要用到的时候在通过key去取值,到此现在这个流程基本上明白了,那我就用一个流程图来再一次的回头整理下图,只是贴出了一些重要的方法以便回顾之前看的;
启动流程图.png
其实分析了这么多的源码,说到底就是一个核心原理就是构造私有,并且通过静态方法获取一个实例,在这个过程中必须保证线程的安全性;如果觉得写的不错的给个赞哦,写的有问题的地方希望大家能给你纠正,谢谢!