设计模式学习笔记之单件模式

存在目地：保证一个类仅有一个实例，并提供一个全局访问点。

应用场景：只有一个实例才符合逻辑的正确性，如总统仅有一个；

                    具有相同职责时，没有必要建立多个实例，避免频繁构造减少性能损失浪费资源。

具体实例：.NET Remoting中服务器激活对象中的Sigleton对象，确保所有的客户程序的请求都只  有一个实例来处理。系统中只能有一个窗口管理器。

实现方式：

1，  单线程下惰性加载实现方式

public sealed class Singleton

{

    // 仅仅提供声明

    private static Singleton instance;

    // 构造函数是私有的

    private Singleton()

    {

    }

    public static Singleton Instance

    {

        get

        {

            if (instance==null)

            {

                // 惰性初始化

                instance = new Singleton();

            }

            return instance;

        }

    }

}

客户端在实际的使用中通过静态的Instance属性就可以获得一个唯一的实例。惰性实例化直到对象要求产生一个实例才执行实例化，避免了在应用程序启动时就实例化不必要的singleton。在多线程环境下它是不安全的，可能会创建多个 Singleton对象实例。

2，  线程安全的非惰性加载实现方式--静态初始化

public sealed class Singleton

{

   private static readonly Singleton instance = new Singleton();

   private Singleton(){}

   public static Singleton Instance

   {

      get

      {

         return instance;

      }

   }

}

实现简单，线程安全，缺陷主要是实例不是惰性加载的，多数情况下首选方式。私有的构造函数和readonly(只读)保证了Singleton不会被再次实例化。 

3，  多线程下实现方式

public sealed class Singleton

{

    private static Singleton instance;

    private static readonly object padlock = new object();

    private Singleton()

    {

    }

    public static Singleton Instance

    {

        get

        {

            lock (padlock)

            {

                if (instance==null)

                {

                    instance = new Singleton();

                }

                return instance;

            }

        }

    }

}

做到了线程安全，同时也实现了惰性加载机制。不足之处是lock可能会对大量的并发访问的效率造成影响，但一般的应用中这样的效率损失可以忽略不计，足矣。

线程在进入时先对辅助对象加锁然后再检测对象是否被创建，这样可以确保只有一个实例被创建，因为在同一个时刻加了锁的那部分程序只有一个线程可以进入。这种情况下，对象实例由最先进入的那个线程创建，后来的线程在进入时（instence == null）为假，不会再去创建对象实例了。

4，  高效的多线程下实现方式—双重锁定

public sealed class Singleton

{

    private static Singleton instance;

    private static readonly object padlock = new object();

    private Singleton()

    {

    }

    public static Singleton Instance

    {

        get

        {

             if (instance==null)

            {

            lock (padlock)

            {

                if (instance==null)

                {

                    instance = new Singleton();

                }

                return instance;

            }

         }

        }

    }

}

线程不是每次都加锁，只有判断对象实例没有被创建时它才加锁。这种实现方式用的较少。

注意事项：

不要实现ICloneable接口或者继承自其相关的子类，也不要支持序列化。否则客户程序可以跳过已经隐蔽起来的类构造函数，导致私有的Singleton() { } 部分的实效。

 

 

参考资料:

TerryLee's Tech Space

吕震宇博客

Erich Gamma《设计模式可复用面向对象软件的基础》