小看--单例设计模式

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了小看--单例设计模式相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

    （一）单例设计描述

      只要了解过设计模式的同学都会知道：单例设计模式，大家都知道单例设计模式是一种创建行的设计模式。既然是创建型，那么先来讲讲，对象的创建的过程吧。

     --静态成员：静态成员在程序加载的时候，就会加载进内存。

     --实例成员：只有new的时候才有实例成员。1、为实例的数据字段分配内存，然后初始化对象的附加字段（类型指针和同步索引块），最后调用类型的实例构造器来设置对象的初始化状态。

      单例模式：一般用在一个类的创建对象很消耗资源，消耗时间，并且系统要保证只有一个对象的时候。一句话，对象的创建并不是很耗时间，不要刻意去套用单例模式，单例模式必须是在单例的时候，才单例。

    （二） 单例模式的演变

        下面我们来模拟实际情况

 public class Singleton {
        /// <summary>
        /// 对象会持有资源
        /// </summary>
        private List<string> _connList=new List<string>()
        {
            "测试数据库连接","测试数据库连接2","测试数据库连接3","测试数据库连接4"
        };

        public Singleton()
        {
            long lResult = 0;
            for (int i = 0; i < 100000; i++){
                lResult += i;
            }
            Thread.Sleep(1000);
            Console.WriteLine("{0}被构造一次",this.GetType().Name);
        }

        public void Show()
        {
            Console.WriteLine("调用了Show");
        }


    }

      这个类的创建需要耗费很多资源，里面有个Show方法。

      那么接下来，实际中，我们可能有十个地方要用到这个类里面的Show方法，我们的做法是这样的

  //那么接下来，我们这里要调用十次Show方法
            for (var i = 0; i < 10; i++) {
                var singletonObj = new Singleton();
                singletonObj.Show();
            }

      

 

    这里每次调用一次，都需要耗费很多资源和时间，这里可能有些同学就会说，那我把这个singletonObj=new Singleton()提取出来，放到最外面来。

    那行，按照我们需要，我们把var singletonObj=new Singletone()放到外面，如下所示

   

  貌似这样就解决了我们的问题，但是各位你们想一想，我们一个系统是有多个人开发的，A这里这样做，B可能不知道这里有这个声明，那他可能就还是一样去New Singleton，还是导致我们系统中，存在大量这个对象。

  我们应该要如何解决这个问题呢？ 如何保证这个对象在整个系统只被创建一次呢？

  单例模式--单线程

  从上面的问题，我们也可以看出因为谁都可以在New Singleton，所以导致了这个问题。那按照这个想法，那我们就想啦，那就把构造函数私有化呗，私有化完了之后，我们应该还要提供一个方法或者啥的，给外面调用（也只能是静态的成员），构造函数私有化了，外面是不可以New了的

   那就按照，刚刚的说法，我们来进行一次改进

public class Singleton {
        /// <summary>
        /// 对象会持有资源
        /// </summary>
        private List<string> _connList=new List<string>()
        {
            "测试数据库连接","测试数据库连接2","测试数据库连接3","测试数据库连接4"
        };


        private Singleton(){
            long lResult = 0;
            for (int i = 0; i < 100000; i++){
                lResult += i;
            }
            Thread.Sleep(1000);
            Console.WriteLine("{0}被构造一次",this.GetType().Name);
        }

        public static Singleton CreateInstance(){
            return new Singleton();
        }

        public void Show()
        {
            Console.WriteLine("调用了Show");
        }

    }

    按照我们上面这个写法，把构造函数私有化了，然后在静态方法里面New Singletone();

    调用结果如下：

 for (var i = 0; i < 10; i++) {
                var singletonObj = Singleton.CreateInstance();
                singletonObj.Show();
 }  //写进里面去了，是为了模拟有十个不同的开发，再调用

 

  那结果，还是没有达到我们想要的，那现在问题就是，对象没有重用，因为我们每次new，导致了对象没有做到重用，那就让对象进行重用呗。最简单的方法，就是给一个静态的字段（为啥静态呢，因为我们那边方法是静态的），然后做一个判断，如果对象为空，那么我们就创建，如果不为空，就不用创建了，如下所示。    

   

   我们在原来的基础上，做了如上图的改进。结果如下，

   

   我们想要的结果实现了，多次调用的时候，做了重用对象，只构造了一次。本来想着单例模式就这样结束了（单线程是没有问题，并且这种实现是一种懒汉式，懒汉式：当你需要用这个类的时候，才会去实例化）。

   编程世界里面，我们总是要考虑一下，多线程的情况。

   单例模式--多线程

   这个是用Task.Run()开启了也给多线程的异步调用

 
            for (var i = 0; i < 10; i++){
                Task.Run(()=>{
                    var singletonObj = Singleton.CreateInstance();
                    singletonObj.Show();
                });      
            }
            Thread.Sleep(5000);

   

   通过上面的结果，我们可以看出，我们的之前的做法，在多线程环境还是会调用多次。

   有些同学就会说用lock锁啦，行，我们就给他加上一把锁。

public class Singleton {
        /// <summary>
        /// 对象会持有资源
        /// </summary>
        private List<string> _connList=new List<string>()
        {
            "测试数据库连接","测试数据库连接2","测试数据库连接3","测试数据库连接4"
        };

        private static Singleton singletonObj = null;
        private static readonly object singleTonObjLock = new object();  //加锁，之后这里为啥要用readonly，大家可以找

        private Singleton(){
            long lResult = 0;
            for (int i = 0; i < 100000; i++){
                lResult += i;
            }
            Thread.Sleep(1000);
            Console.WriteLine("{0}被构造一次",this.GetType().Name);
            Console.WriteLine($"线程{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}调用一次");
        }

        public static Singleton CreateInstance()
        {
            lock (singleTonObjLock) //很多同学都说用lock this，this肯定是不行的，因为lock是lock引用的，如果这个this的引用改变了...
            {
                if (singletonObj == null)
                {
                    singletonObj = new Singleton();
                }
            }
            return singletonObj;
        }

        public void Show()
        {
            Console.WriteLine("调用了Show");
        }

    }

   看我们给他加完锁的时候效果。

   

   嗯，实现了我们想要的效果了，说明我们加锁是有效果的。到了这个时候，大家可能觉得一个单例模式应该就快结束了，那么我们再来看看这种情况。

  单例模式--多线程（双if+lock)

  

 

 通过上面的介绍，我们理解了单例模式的演变过程，也对单例模式，多线程有了更加深刻的印象。

 （三）单例模式其他实现

    就像我们一开始说的那样，单例模式，其实一个进程内，在多线程环境下，如何保证只有一个对象，这就是单例。也可以从这个定义看出，我们可以通过静态的构造函数来实现一个单例模式。

    静态构造函数，是由CLR保证的，有且只会加载一次。

    其他很多方法实现，都是利用static关键字的背后原因，在第一次使用类型之前被调用，且只会被调用一次。

   （四）懒汉式，饿汉式

      懒汉，就是说这个人很懒，需要用的时候，才构建。双if+lock这种就属于懒汉式。懒汉式，利用了延迟加载加载的思想。

      饿汉：就是调用我这个类型，就会帮你创建好；管你用不用，我都会帮你创建；就是饿了吗，我后面介绍的利用static关键字的就是属于饿汉式；饿汉式：管你之前有没有（内存中），都会帮你new一个新的实例。

   （五）单例模式的使用场景

       单例：必须单例才单例，反正没必要。单例模式实现都有性能，损失，静态方法。

       单例：会把对象常驻内存，静态的。

       单例的使用，多个人操作可能会对你影响，因为都是对同一份引用进行修改。

       一般用在数据库连接，打印机，远程服务调用，等等这些大对象身上。

　  //单例模式的应用场景补充：读取配置文件信息，读取配置文件不应该一直new一个类，应该是单例的。

       

 

      

 

   public class ConfigV1
    {
        private static object _lockObj = new object();
        private static ConfigV1 _instance;

        private static Dictionary<string,string> _configItems =new Dictionary<string, string>();

        private ConfigV1()
        {
            Init();
            Console.WriteLine($"{this.GetType().Name}被构造一次");
        }

        public static  ConfigV1 GetInstance()
        {
            if (_instance == null)
            {
                lock (_lockObj)
                {
                    if (_instance == null)
                    {
                        _instance=new ConfigV1();
                    }
                }
            }
            return _instance;
        }


        public string  this[string item]
        {
            get
            {
                return _configItems[item];
            }
        }

        private  void Init()
        {
             var config=ConfigurationManager.AppSettings.AllKeys;
             foreach(var key in config)
            {
                _configItems.Add(key,ConfigurationManager.AppSettings[key]);
            }
        }

         


    }

       github:https://github.com/gdoujkzz/DesignPattern.git

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以上是关于小看--单例设计模式的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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