C#面向对象设计模式纵横谈2 Singleton单件创建型模式

关注

原创最新推荐文章于 2026-03-01 02:12:06 发布 516 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

C#面向对象设计模式纵横谈-1.Singleton 单件(创建型模式) C#面向对象设计模式纵横谈 第二课 Singleton 单件(创建型模式）立即下载

Singleton单件（创建型模式）

模式分类：
从目的来看：
创建型（Creational）模式：负责对象创建
常规的对象创建方式：new对象
结构型（Structural）模式：处理类与对象间的组合
这个类是组合的关系更好，继承的依赖性太强。
行为型（Behavioral）模式：类与对象交互中的职责分配。

从范围来看：
类模式处理类与子类的静态关系；
对象模型处理对象间的动态关系。

动机（Motivation）
在软件系统中，经常有这样一些特殊的类，必须保证它们在系统
中只存在一个实例，才能确保它们的逻辑正确性、以及良好的效率。

如何绕过常规的构造器，提供一种机制来保证一个类只有一个实例？

这应该是类设计者的责任，而不是使用者（客户程序）的责任。

意图（Intent）：满足动机，保证类只有一个实例，并提供一个
该实例的全局访问点。

Singleton单件最基本的实现代码举例

public class Singleton
{
    //静态私有字段，不希望外界直接去访问它
    private static Singleton instance;
    //私有实例构造器，空的实现。意义：让这个类的使用
    者调不到这个构造器，防止外界使用new来创建它，
    如果把这个代码注释掉，则可以调用
    private Singleton(){}

    //静态只读属性
    pubuli static Singleton Instance
    {
        get
        {
            //提倡使用这种，晚加载，如果客户不需要这个实例
            就不要去new它
            if(instance==null)
            {
                //在类型里边可以调用new
                instance=new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }
}

class Test
{
    public Static void Main()
    {
        //如果把上面这句代码private Singleton(){}
        注释掉，则调用者可以new实例，这不是我们想要的
        //Singleton t=new Singleton();

        singleton t1=Singleton.Instance;
        singleton t2=Singleton.Instance;
        //t1和t2是相等的，可以测试一下
        Console.WriteLine(Object.ReferenceEquals(t1,t2)==true);
    }
}

Singleton单件最基本的实现代码举例2(这么写也行)

public class Singleton
{
    //静态私有字段，不希望外界直接去访问它
    private static Singleton instance=new Singleton();

    private Singleton(){}

    //静态只读属性
    pubuli static Singleton Instance
    {
        get
        {
            return instance;
        }
    }
}

Singleton模式一般不要去序列化。创建对象最初始的可以通过
构造器创建，但如果你已经有了一个对象，可以把这个对象序列化
到一个内存流中或到一个硬盘文件中，然后在做一个反序列化，
它就会出来一个新的实例。这个实例的引用和原来的地址是不一样
的。

Singleton模式只考虑了对象创建的管理，没有考虑对象销毁的管理
并不是我们不愿意去考虑，而是考虑它的收获不大。1、对于支持垃圾
回收的平台，垃圾回收会自己回收（在类型卸载的时候被回收），
不会导致内存泄露。2、往往是因为我们引用了一个静态字段，而
且只能读不能写，一旦初始化之后，它就是一个全局的根对象。
就不能被回收。而且这个对象的开销不到，仅仅只有一个

Singleton模式不能应对多线程模式：使用多线程仍有可能得到
类的多个实例。一个线程到了if处，判断为空，往下走但没有创建
实例，另一个线程也到了if处，这样就有可能new多个实例。
多线程的单一实例不能保证

多线程Singleton模式设计：
public class Singleton
{
//加了一个volatile修饰，可以保证特定平台的实现必须
不要去重新调整指令，以保证对象构造非常严格的顺序，
如果把这个关键字去掉，还是有可能出现多个实例
private static volatile Singleton instance=null;

//一个辅助器，本身不参与真正意义上的构建
private static object lockHelper=new Object();

//私有构造器
private Singleton() { }

//静态属性，这里也可是方法，如果是方法，把get去掉即可
pubuli static Singleton Instance
{
    get
    {
        if(instance==null)
        {
            //加锁
            lock(lockHelper)
            {
                //双检查DoubleCheck目的：使用lock语句来避免多线程的访问
                if(instance==null)
                {   
                    instance=new Singleton();
                }
            }
        }
    }
}

}

多线程Singleton模式设计2：（别看代码简单，也全部实现了singletonmos的
要求，有一点点弊端：不支持参数化的Singleton，不支持构造器接收参数）
class Singleton
{
//内敛初始化：在声明的同时进行了初始化，内敛初始化
会把初始化拉到真正的构造器中进行初始化
public static readonly Singleton Instance=new Singleton();

private Singleton(){};

}

上面两句代码等同于以下代码：
class Singleton
{
//静态字段
public static readonly Singleton Instance;

//放在静态构造器进行初始化，静态构造器充当的角色：
1、静态构造器的执行时间只在静态字段初始化之前执行
static Singleton()
{
    //初始化
    Instance=new Singleton();
}

private Singleton(){ }

}

class Test
{
public static void Main()
{
//.net类型初始化机制保证这个字段被访问之前，
肯定要先先走静态构造器，可以精确的保证。
这是第一点，我们保证了只要你访问这个Instance，
就能够达到字段被实例化这么一个目的。第二点，这个
实例还要保证能够进行一个环视评估，如果我们不用就
不会对其进行实例化。第三点是为什么能够支持多线程
环境下的singleton模式呢？是因为静态构造器可以保证
多线程环境下只有一个线程执行了这个构造器，不可能有
多个线程去执行构造器。.net机制会免费给
—-static Singleton()
—-{
—-//初始化
—-Instance=new Singleton();
—-}这个代码加锁。
Console.WriteLine(Singleton.Instance);
}
}

静态构造器不支持参数,所有不能传参，使用构造属性的方式实现

class Singleton
{
    public static readonly Singleton Instance=new Singleton();

    private Singleton(){};

    //辅助函数，专门做一些初始化的工作
    public void Init(FileStream fs)
    {
        //可以在这里做一些资源的处理初始化工作
    }   

    //属性
    public int X
    {
        get{return this.x;}
        set{this.x=x}
    }
    public int Y
    {
        get{return this.y;}
        set{this.y=y;}
    }
    int x;
    int y;
}

class Test
{
    public static void Main()
    {
        Singleton instance=Singteton.Instance();
        //先做一个资源初始化的调用
        instance.Init=(new FileStream("...."));
        instance.X=100;
        instance.Y=200;
        Console.WriteLine(instance);
    }
}