单件模式

Posted 2020-09-06 殇曲

 一、基本概述

单件模式：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

解析如下：

　　1）首先，该Singleton的构造函数必须是私有的，以保证客户程序不会通过new()操作产生一个实例，达到实现单例的目的；

　　2）因为静态变量的生命周期跟整个应用程序的生命周期是一样的，所以可以定义一个私有的静态全局变量uniqueInstance来保存该类的唯一实例；

　　3）必须提供一个全局函数访问获得该实例。

如下图结构说明图：

 

二、详细说明

单件模式的创建，有三种方式。

1. 使用经典方式，存在一个问题，当有多个线程同时访问时，会创建多个实例，违反了单件的本意。
2. 使用急切方式，如果应用程序总是创建并使用单件实例，或者在创建和运行时方面的负担不太繁重，该方式可以使用。它的初始化交由静态构造函数实现，并可以在运行时编译。在这种模式下，无需自己解决线程安全性问题，CLR会给我们解决。由此可以看到这个类被加载时，会自动实例化这个类，而不用在第一次调用GetInstance()后才实例化出唯一的单例对象。
3. 使用懒惰（双重检查加锁）方式，首先检查是否实例已经创建，如果尚未创建，“才”进行同步。这样一来，只有第一次会同步，同步中会再检查是否实例已经创建。如果性能是你关心的重点，那么这个做法可以帮你大大地减少GetInstance()的时间耗费。

问：难道我不能创建一个类，把所有的方法和变量都定义为静态的，把类直接当作一个单件？

答：如果你的类自给自足，而且不依赖于复杂的初始化，那么你可以这么做。但是，因为静态初始化的控制权是在CLR手上，这么做有可能导致混乱，特别是当有许多类牵涉其中的时候。这么做常常会造成一些微妙的、不容易发现的和初始化的次序有关的bug。除非你有绝对的必要使用类的单件，否则还是建议使用对象的单件，比较保险。

 

问：我还是不了解为何全局变量比单件模式差。

答：在.Net中，全局变量基本上就是对对象的静态引用。在这样的情况下使用全局变量会有一些缺点，我们已经提到了其中的一个，急切实例化VS延迟实例化。但是我们要记住这个模式的目的，确保类只有一个实例并提供全局访问。全局变量可以提供全局访问，但是不能确保只有一个实例。

三、代码列表

public class Singleton
{
    //其他有用的单件数据

    private Singleton()
    {
    }

    //方式一：经典方式
    /*private static Singleton uniqueInstance;
    public static Singleton GetInstance()
    {
        if (uniqueInstance == null)
        {
            uniqueInstance = new Singleton();
        }
        return uniqueInstance;
    }*/

    //方式二：急切方式
    /*private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
    public static Singleton GetInstance()
    {
        return uniqueInstance;
    }*/

    //方式三：双重检查加锁方式
    /*private static Singleton uniqueInstance;
    public static Singleton GetInstance()
    {
        if (uniqueInstance == null)
        {
            lock (uniqueInstance)
            {
                if (uniqueInstance == null)
                {
                    uniqueInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
        //Interlocked类为多个线程共享的变量提供原子操作。
        //CompareExchange方法比较两个对象是否相等，如果相等，则替换其中一个对象。
        //return Interlocked.CompareExchange(ref uniqueInstance, new Singleton(), null);
    }*/

    //其他有用的单件方法
}

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---------------------------------以上内容根据《Head First 设计模式》进行整理