设计模式-单例模式

设计模式-单例模式

单例模式（Singleton Pattern）只允许一个实例存在

如果希望在系统中某个类的对象只能存在一个，单例模式是最好的解决方案。

定义
数学与逻辑学中，singleton定义为“有且仅有一个元素的集合”。

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。”

单例模式根据实例化对象时机的不同分为两种：一种是饿汉式单例，一种是懒汉式单例。饿汉式单例在单例类被加载时候，就实例化一个对象交给自己的引用；而懒汉式在调用取得实例方法的时候才会实例化对象。

适用于NET或JAVA等语言

//饿汉式单例-不安全
public class Singleton
{
    private static Singleton singleton = new Singleton();
    private Singleton() { }//不允许创建构造函数，表示不能new Singleton()
    public static Singleton getInstance()
    {
        return singleton;
    }
}

//饿汉式单例-安全
public sealed class Singleton//关键字sealed密封，表示派生类无法创建新的实例
{
    private static readonly Singleton singleton = new Singleton();//readonly只能在这里或构造函数中赋值。
    private Singleton() { }
    public static Singleton getInstance()
    {
        return singleton;
    }
}

下面方式适用于几乎所用语言

//懒汉式单例-不安全
public class Singleton
{
    private static Singleton singleton;
    private Singleton() { }
    public static Singleton getInstance()
    {
        if (singleton == null)
        {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

//懒汉式单例-不安全//单倍锁定
public class Singleton
{
    private static Singleton singleton;
    private static readonly object o = new object();//synchronized
    private Singleton() { }
    public static Singleton getInstance()
    {
        lock (o)
        {
            if (singleton == null)
            {
                singleton = new Singleton();
            }
            return singleton;
        }

    }
}

//懒汉式单例-安全//双倍锁定
public class Singleton
{
    private static Singleton singleton;
    private static readonly object o = new object();//synchronized
    private Singleton() { }
    public static Singleton getInstance()
    {
        if (singleton == null)
        {
            lock (o)
            {
                if (singleton == null)
                {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

单例模式的优点：
•在内存中只有一个对象，节省内存空间。
•避免频繁的创建销毁对象，可以提高性能。
•避免对共享资源的多重占用。
•可以全局访问。

适用场景：由于单例模式的以上优点，所以是编程中用的比较多的一种设计模式。我总结了一下我所知道的适合使用单例模式的场景：
•需要频繁实例化然后销毁的对象。
•创建对象时耗时过多或者耗资源过多，但又经常用到的对象。
•有状态的工具类对象。
•频繁访问数据库或文件的对象。
•以及其他我没用过的所有要求只有一个对象的场景。

单例模式注意事项：
•只能使用单例类提供的方法得到单例对象，不要使用反射，否则将会实例化一个新对象。
•不要做断开单例类对象与类中静态引用的危险操作。
•多线程使用单例使用共享资源时，注意线程安全问题。

优点

一、实例控制

单例模式会阻止其他对象实例化其自己的单例对象的副本，从而确保所有对象都访问唯一实例。

二、灵活性

因为类控制了实例化过程，所以类可以灵活更改实例化过程。

缺点

一、开销

虽然数量很少，但如果每次对象请求引用时都要检查是否存在类的实例，将仍然需要一些开销。可以通过使用静态初始化解决此问题。

二、可能的开发混淆

使用单例对象（尤其在类库中定义的对象）时，开发人员必须记住自己不能使用new关键字实例化对象。因为可能无法访问库源代码，因此应用程序开发人员可能会意外发现自己无法直接实例化此类。

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