设计模式实践之旅——Singleton Pattern

在实际的项目中，经常需要保证某些资源是唯一的并提供全局访问点。因为这些资源对象扮演者独一无二的角色，因此如何绕过常规的构造器，不让资源的调用者随意创建，这就需要一种机制来保证该资源对象只有一个 实例。单例模式的意图就是提供这种机制，保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。　　

　　模型图

　　　　逻辑模型图：

　　　　　　　　　　　　　　

　　　　物理模型图：

                                         

　　实现实践

一、简单实现

public sealed class Singleton    {        static Singleton _instance ;        Singleton()        {        }        public static Singleton Instance        {            get            {                _instance = _instance ?? new Singleton();                return _instance;            }        }    }

　　优势：

　　　　1.实例是在 Instance 属性方法内部创建的，因此类可以使用附加功能（例如，对子类进行实例化）

　　　　2.直到对象要求产生一个实例才执行实例化，避免了在应用程序启动时实例化不必要的 singleton。

　　劣势:

　　　　1.这种方式的实现对于线程来说是不安全的，在多线程的环境下有可能得到Singleton类的多个实例。如果同时有两个线程去判断（_instance == null），并且得到的结果为真，这时两个线程都会创建类Singleton的实例，这样就违背了Singleton模式的意图

二、线程安全的实现

public sealed class Singleton    {        static Singleton _instance = null;        static readonly object Lock = new object();        Singleton()        {        }        public static Singleton Instance        {            get            {                lock (Lock)                {                    _instance = _instance ?? new Singleton();                    return _instance;                }            }        }    }

　　优势：

　　　　这种方式的实现对于线程来说是安全的。因为创建了一个进程辅助对象，线程在进入时会先对辅助对象加锁然后再检测对象是否被创建，这样可以确保只有一个实例被创建。这种情况下，对象实例由最先进入的那个线程创建，后来的线程在进入时（_instence == null）为假，不会再去创建对象实例了

　　劣势：

　　　　增加了额外的开销，损失了性能

三、双重锁定实现

public sealed class Singleton    {        static Singleton _instance = null;        static readonly object Lock = new object();        Singleton()        {        }        public static Singleton Instance        {            get            {                if (_instance == null)                {                    lock (Lock)                    {                        if (_instance == null)                        {                            _instance = new Singleton();                        }                    }                }                return _instance;            }        }    }

　　优势：

　　　　1.解决了线程并发问题，同时避免在每个 Instance 属性方法的调用中都出现独占锁定。

　　　　2.允许将实例化延迟到第一次访问对象时发生

　　劣势：

　　　　1.无法实现延迟初始化

四、静态初始化实现

public sealed class Singleton    {        private static readonly Singleton _instance;        static Singleton()        {            _instance = new Singleton();        }        Singleton()        {        }        public static Singleton Instance        {            get            {                return _instance;            }        }    }

　　优势：　　　

　　　　在此实现中，将在第一次引用类的任何成员时创建实例。该类标记为 sealed 以阻止发生派生，而派生可能会增加实例。此外，变量标记为 readonly，这意味着只能在静态初始化期间（此处显示的示例）或在类构造函数中分配变量。公共静态属性为访问实例提供了一个全局访问点。由于 Singleton 实例被私有静态成员变量引用，因此在类首次对Instance属性的调用所引用之前，不会发生实例化。在大多数情况下，静态初始化是在 .NET 中实现 Singleton 的首选方法。

　　劣势：

　　　　依赖公共语言运行库来初始化变量，对实例化机制的控制权比较少。在 Design Patterns 形式中，能够在实例化之前使用非默认的构造函数或执行其他任务。在此实现方案中由.NET Framework 负责执行初始化，因此没有这些选项

五、延迟初始化实现

public sealed class Singleton    {        Singleton()        {        }        public static Singleton Instance        {            get            {                return LazyLoad.instance;            }        }        class LazyLoad        {            static LazyLoad()            {            }            internal static readonly Singleton instance = new Singleton();        }    }

　　优势：

　　　　　　初始化工作有LazyLoad类的一个静态成员来完成，这样就实现了延迟初始化，是值得推荐的一种实现方式