设计模式-单例模式

一、单例模式概述

单例模式是结构最简单的设计模式。

如何保证一个类只有一个实例并且这个实例易于被访问呢？定义一个统一的·全局变量确保对象随时都可以被访问，但不能保证防止创建多个对象。一个更好的解决办法是让类自身负责创建和保存它的唯一实例，并保证不能创建其他实例，它还提供一个可以访问实例的方法，这就是到单例模式的动机。

单例模式定义：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问这个唯一实例。

Singleton Pattern:Ensure a class has only one instance,and provide a global point of access tom it.

单例模式是一种对象创建模式。单例模式有3个要点：一是某个类只能有一个实例；二是它自行创建这个实例；三是它必须自行向整个系统提供这个实例。

二、单例模式的结构与实现

1、结构

单例模式是结构最简单的设计模式，它值包含一个类，即单例类。单例模式的结构如图所示：

图 1 单例模式结构图

 

由图可知

单例模式只包含一个单例角色----Singleton（单例），在单例类的内部创建它的唯一实例，并通过静态方法GeyInstance()让客户端可以使用它的唯一实例。为了防止在外部对单例类实例化，将其构造函数的可见性设为private，并在单例类内部定义一个Singleton类型的静态对象，作为供外部共享访问的唯一实例。

2、实现

通常单例模式的实现代码如下：

class Singleton{private static Singleton instance=null;//私有构造函数private Singleton(){}//静态公有工厂方法，返回唯一实例public static Singleton GetInstance(){if(instance==null)instance=new Singleton();return instance;}}

下面是测试代码：

using System;class Progrem{static void main(String[] args){Singleton s1=Singleton.GetInstance();Singleton s2=Singleton.GetInstance();//判断两个独享是否相同if(s1==s2){Console.Writeline("两个对象是相同实例。")；}Console.Read();}}

测试代码输出：两个对象是相同实例

说明两次调用GetInstance()所获得的对象是同一个实例对象，，并无法再外部对Singleton进行实例化，因此能够确保系统中只有唯一的一个Singleton对象。

在单例模式实现的过程中，我们需要注意：

（1）单例类构造函数的可见性为private.

（2）提供一个类型为自身的静态私有成员变量。

（3）提供一个公有的静态工厂方法。

三、单例模式的分类：

1、饿汉式单例类

饿汉式单例类是实现起来最简单的单例类，结构如下：

图 2  饿汉式单例类图

由于在静态变量的时候实例化了单例类，因此在类架子啊时单例对象已创建，代码如下：

class EagerSingleton{private static EagerSingleton instance=new EagerSingleton();//私有构造函数private EagerSingleton(){}//静态公有工厂方法，返回唯一实例public static EagerSingleton GetInstance(){return instance;}}

2、懒汉式单例类与双重检查锁定

与饿汉式不同的，懒汉式单例类在第一次被引用时将自己实例化，在懒汉式单例类加载时不将自己实例化。懒汉式单例类的结构如图所示：

图 3  懒汉式单例类图

修改之后的懒汉式单例类代码如下：

class LazySingleton{private static LazySingleton instance=null;//程序运行时创建一个静态只读的辅助对象private static readonly object synRoot=new object();//构造函数private LazySingleton(){}//静态公有工厂方法，返回唯一实例public static LazySingleton GetInstance(){//第一重判断，先判断实例是否存在，不存在再加锁处理if(instance==null){//加锁的程序在某一时刻只允许一个线程访问lock(synRoot){//第二重判断if(instance==null){instance=new LazySingleton();}}}return instance;}}