单例模式

Posted 2021-01-25 enonly

定义

确保某一个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例

优点

• 由于单例模式在内存中只有一个实例，减少了内存开支，特别是一个对象需要频繁地创建、销毁时，而且创建或销毁时性能又无法优化，单例模式的优势就非常明显。

• 由于单例模式只生成一个实例，所以减少了系统的性能开销，当一个对象的产生需要比较多的资源时，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象，然后用永久驻留内存的方式来解决

• 单例模式可以避免对资源的多重占用，例如一个写文件动作，由于只有一个实例存在内存中，避免对同一个资源文件的同时写操作

• 单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问，例如可以设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理

缺点

• 单例模式一般没有接口，扩展很困难，若要扩展，除了修改代码基本上没有第二种途径可以实现。单例模式为什么不能增加接口呢？因为接口对单例模式是没有任何意义的，它要求“自行实例化”，并且提供单一实例、接口或抽象类是不可能被实例化的。当然，在特殊情况下，单例模式可以实现接口、被继承等，需要在系统开发中根据环境判断

• 单例模式对测试是不利的。在并行开发环境中，如果单例模式没有完成，是不能进行测试的，没有接口也不能使用mock的方式虚拟一个对象

• 单例模式与单一职责原则有冲突。一个类应该只实现一个逻辑，而不关心它是否是单例的，是不是要单例取决于环境，单例模式把“要单例”和业务逻辑融合在一个类中。

使用场景

在一个系统中，要求一个类有且仅有一个对象，如果出现多个对象就会出现“不良反应”，可以采用单例模式，具体的场景如下：

• 要求生成唯一序列号的环境；

• 在整个项目中需要一个共享访问点或共享数据，例如一个Web页面上的计数器，可以不用把每次刷新都记录到数据库中，使用单例模式保持计数器的值，并确保是线程安全的；

• 创建一个对象需要消耗的资源过多，如要访问IO和数据库等资源；

• 需要定义大量的静态常量和静态方法（如工具类）的环境，可以采用单例模式（当然，也可以直接声明为static的方式）

使用

public class Singleton
{
    private static Singleton _Singleton = new Singleton();
    //限制产生多个对象    
    private Singleton()
    {

    }
    //通过该方法获得实例对象    
    public static Singleton GetSingleton()
    {
        return _Singleton;
    }
    //类中其他方法，尽量是static    
    public static void DoSomething() { }
}

注意事项

在高并发情况下,请注意单例模式的线程同步问题
如果是上述实现方式,则没有问题
如果是下列实现方式的

public class Singleton
{
    private static Singleton _singleton = null;
    //限制产生多个对象    
    private Singleton() { }
    //通过该方法获得实例对象    
    public static Singleton GetSingleton()
    {
        if (_singleton == null)
        {
            _singleton = new Singleton();
        }
        return _singleton;
    }
}

在系统高并发的情况下可能存在多个实例,破坏了最初的预期

参考文献

《设计模式之禅》