C# 设计模式学习二 Singleton单例模式

一，模式分类

目的
1，创建型 Creational模式 负责对象创建
2，结构型 Structural模式 处理类与对象间的组合
3，行为型 Behavior 模式  类与对象交互中的职责分配

范围来看

1，类模式处理类与子类的静态关系
2，对象模式处理对象间的动态关系

二，Singleton模式

1，动机Motivation
   在软件系统中 有一些特殊类，必须保证他们在系统中只有一个存在（只有一个实例）才能保证他们的逻辑正确性，以及良好的效率
  
   这种动机是类的设计者的责任（由设计类的人保证），而不是使用者的责任
  
   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
  
2，意图
   保证一类只有一个实例，并提供一全局访问点
  
  
三，Singleton模式的几个要点

1，Singleton模式中的实例构造器可以设置为protected以允许子类派生

2，Singleton模式不需要支持Icloneable接口(该接口用于克隆)，会导致多个对象实例

3，一般不要支持序列化，同上（序列化的方式也可以创建对象）

4，只考虑了对象创建管理，没有考虑对象销毁的管理。因为开销较小（仅有一个），所以没有必要对其销毁进行特殊的管理。

5，不能应用多线程环境，在多线程环境中，使用Singleton模式任然有可能得到多个实例对象。

四，Singleton模式的扩展

1，将一个实例扩展到n个实例，例如对象池的实现
   n并不是任意，而是可控制的范围，
   如，建立一个服务队列，在初始化的过程中用new构造出n个对象，再轮询调用

2，将new构造器的调用转移到其他类中，例如多个类协同工作环境中，某个局部环境只需要拥有一个类的一个实例

3，理解和扩展Singleton模式的核心是：“如何控制用户使用new对一个类的实例构造器的任意调用”  
   即使很好的控制new，new太自由

 

五，实例

1，单线程Singleton模式

 

//单线程Singleton模式 public class Singleton { private static Singleton instance; //私有构造器（屏蔽默认构造器），不会被构造，只能在类的内部使用这个私有构造器 private Singleton() { } //静态属性 public static Singleton Instance { get { if (instance == null) { //只能在类的内部使用这个私有构造器 instance = new Singleton(); } return instance; } } } //参数化的Singleton模式 public class Singleton1 { private static Singleton1 instance; int x, y; private Singleton1(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; } public static Singleton1 Instance(int x, int y) { if (instance == null) { instance = new Singleton1(x, y); } else { instance.x = x; instance.y = y; } return instance; } }

 

 

2，多线程Singleton模式

//多线程Singleton模式 class Singleton2 { //volatile修饰，保证编译器不会调整我们定义的代码（编译器有可能在编译过程中微调代码） private static volatile Singleton2 instance = null; //辅助器，只要是object子类就可以，不是模式中的元素 private static object lockHelper = new object(); private Singleton2() { } //静态属性 public static Singleton2 Instance { get { //先判断是否存在，再加锁，否则影响性能 if (instance == null) { //锁住括号中的执行内容，直到执行结束 //这里注意lock的内容是所有实例都是用的元素，比如本类中的静态变量lockHelper lock (lockHelper) { //双检查，避免多线程访问错误（同时进入if语句），new出多个实例 if (instance == null) { instance = new Singleton2(); } } } return instance; } } }

 

 

3，更好的Singleton模式的实现（多线程对应）

//更好的Singleton模式的实现（多线程对应） //密封类不可以继承 sealed class Singleton3 { /* * ① 实现了内联初始化，实际上编译后静态字段会被加入静态构造器中执行(实现初始化) * 而我们在使用静态变量之前，类的静态构造器会被首先执行 * 所以我们只要方法该字段就能保证它们初始化 * ② 支持多线程， * .net机制本身就保证只有一个线程能执行静态构造器，可以免费为静态构造器加锁 * ③ 弊端 * 该方式不能支持带参数的构造器 * 根本原因在于静态构造器是私有的，不带参数的， * 在一定程度上，可以定义一些属性来解决这一问题（如果仅仅是简单的设置值的话），或者 * 定义个单独的初始化方法来实现初始化，如，加入public void Init() { ...}方法实现初始化 * ④ 而且由于类一加载就实例化对象，所以要提前占用系统资源（前面都是用时才实例化） */ public static readonly Singleton3 Instance = new Singleton3(); private Singleton3() { } } //上类等同于此类 class Singleton4 { public static readonly Singleton4 Instance; //静态的构造器，执行时间 static Singleton4() { Instance = new Singleton4(); } private Singleton4() { } }

 

 

 

4，其他实例

//一，.net环境中GetType方法返回的对象，就是用了该模式 int[] array1 = new int[] { 1, 2, 3 }; int[] array2 = new int[] { 4, 5, 6 }; Type t1 = array1.GetType(); Type t2 = array2.GetType(); //ReferenceEquals判断t1，t2是否指向同一地址 Console.WriteLine(ReferenceEquals(t1, t2)); //结果为true //二，在配置类中访问的HttpContext都是全局唯一的对象 //HttpContext.Current }