Kotlin入门(28)Application单例化

Application是Android的又一大组件，在App运行过程中，有且仅有一个Application对象贯穿应用的整个生命周期，所以适合在Application中保存应用运行时的全局变量。而开展该工作的基础，是必须获得Application对象的唯一实例，也就是将Application单例化。获取一个类的单例对象，需要运用程序设计中常见的单例模式，倘若通过Java编码实现单例化，想必早已是大家耳熟能详的了。下面便是个Application单例化的Java代码例子：

public class MainApplication extends Application {

    private static MainApplication mApp;
    
    public static MainApplication getInstance() {
        return mApp;
    }

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        mApp = this;
    }
}

从上可见这个单例模式的实现过程主要有三个步骤，说明如下：

1、在自定义的Application类内部声明一个该类的静态实例；
2、重写onCreate方法，把自身对象赋值给第一步声明的实例；
3、提供一个供外部调用的静态方法getInstance，该方法返回第一步声明的Application类实例；
不管是代码还是步骤，这个单例化的实现都还蛮简单的。同样的单例化过程通过Kotlin编码实现的话，静态属性和静态方法可利用伴生对象来实现，这样就形成了Kotlin单例化的第一种方式：手工声明属性的单例化，具体描述见下。

一、手工声明属性的单例化
该方式与Java的常见做法一致，也是手工声明自身类的静态实例，然后通过静态方法返回自身实例。与Java的不同之处在于：Kotlin引入了空安全机制，故而静态属性要声明为可空变量、然后获得实例时要在末尾加上双感叹号表示非空，当然也可事先将自身实例声明为延迟初始化属性。总之，两种声明手段都是为了确保一个目的，即Application类提供给外部访问的自身实例必须是非空的。
下面是手工单例化的Kotlin代码例子：

class MainApplication : Application() {

    override fun onCreate() {
        super.onCreate()
        instance = this
    }

    //单例化的第一种方式：声明一个简单的Application属性
    companion object {
        //情况一：声明可空的属性
        private var instance: MainApplication? = null
        fun instance() = instance!!
        //情况二：声明延迟初始化属性
        //private lateinit var instance: MainApplication
        //fun instance() = instance
    }
}

　　

二、借助Delegates的委托属性单例化
第一种方式的单例化，虽然提供了两种属性的声明手段，但只是为了保证自身实例的非空性。如果仅仅是确保属性非空，其实Kotlin已经提供了一个系统工具进行自动校验，这个工具便是Delegates的notNull方法。该方法返回非空校验的行为，只要将指定属性的读写行为委托给这个非空校验行为，那么开发者就无需手工进行非空判断了。利用Delegates工具的属性代理功能，就构成了Kotlin的第二种单例化方式；有关委托属性和属性代理的介绍，可参见前面的博文《Kotlin入门(25)共享参数模板》。
下面是系统委托属性单例化的Kotlin代码例子：

class MainApplication : Application() {

    override fun onCreate() {
        super.onCreate()
        instance = this
    }

    //单例化的第二种方式：利用系统自带的Delegates生成委托属性
    companion object {
        private var instance: MainApplication by Delegates.notNull()
        fun instance() = instance
    }
}

第二种方式的委托属性单例化，在App代码中获取Application实例与第一种方式是一样的，都是调用“MainApplication.instance()”这个函数获得Application的自身实例。

三、自定义委托行为的单例化
前两种单例化都只完成了非空校验，还不是严格意义上的单例化。真正的单例化是有且仅有一次赋值操作，尽管前两种的单例化并未实现唯一赋值功能，但是在大多数场合已经够用了。可是作为孜孜不倦的开发者，务必要究根问底，到底能不能实现唯一赋值情况下的单例化。显然系统自带的Delegates工具没有提供大家期待的校验行为，于是开发者必须自己写一个能够校验赋值次数的行为类，目的是接管委托属性的读写行为。自定义接管行为的实现，前面的博文《Kotlin入门(25)共享参数模板》即已给出了Preference<T>的完整源码，其中关键是重写了读方法getValue和写方法setValue，因此在这里可借鉴Preference<T>完成自定义的委托行为编码。
下面是自定义委托行为的单例化代码：

class MainApplication : Application() {

    override fun onCreate() {
        super.onCreate()
        instance = this
    }

    //单例化的第三种方式：自定义一个非空且只能一次性赋值的委托属性
    companion object {
        private var instance: MainApplication by NotNullSingleValueVar()
        fun instance() = instance
    }

    //定义一个属性管理类，进行非空和重复赋值的判断
    private class NotNullSingleValueVar<T>() : ReadWriteProperty<Any?, T> {
        private var value: T? = null
        override fun getValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>): T {
            return value ?: throw IllegalStateException("application not initialized")
        }

        override fun setValue(thisRef: Any?, property: KProperty<*>, value: T) {
            this.value = if (this.value == null) value
            else throw IllegalStateException("application already initialized")
        }
    }
}

由上述代码看到，自定义的委托行为在getValue方法中进行非空校验，在setValue方法中进行重复赋值的校验，从而按照要求接管了委托属性的读写行为。