單例模式及常見寫法分析（設計模式01）

衣舞晨風發表於2016-03-12
原文網址 : https://blog.csdn.net/jiankunking/article/details/50867050
單例設計模式
保證一個類僅有一個例項，並提供一個該例項的全域性訪問點。

——《設計模式》

單例模式的概念很簡單，下面以C#語言為例子，列出常見單例寫法的優缺點。

1、簡單實現

 public sealed class Singleton
    {
        static Singleton instance = null;

        public void Show()
        {
            Console.WriteLine(  "instance function");
        }
        private Singleton()
        {
        }

        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                if (instance == null)
                {
                    instance = new Singleton();
                }
                return instance;
            }
        }
    }
評註：

         對於執行緒來說不安全
 單執行緒中已滿足要求
優點:
由於例項是在 Instance 屬性方法內部建立的，因此類可以使用附加功能
直到物件要求產生一個例項才執行例項化；這種方法稱為“惰性例項化”。惰性例項化避免了在應用程式啟動時例項化不必要的 singleton。

2、執行緒的安全

public sealed class Singleton
    {
        static Singleton instance = null;
        private static readonly object padlock = new object();

        private Singleton()
        {
        }

        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                lock (padlock)
                {
                    if (instance == null)
                    {
                        instance = new Singleton();
                    }
                }

                return instance;
            }
        }
    }


評註：

同一個時刻加了鎖的那部分程式只有一個執行緒可以進入
物件例項由最先進入的那個執行緒建立
後來的執行緒在進入時（instence == null）為假，不會再去建立物件例項
增加了額外的開銷，損失了效能


3、雙重鎖定

 public sealed class Singleton
    {
        static Singleton instance = null;
        private static readonly object padlock = new object();

        private Singleton()
        {
        }

        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                if (instance == null)
                {
                    lock (padlock)
                    {
                        if (instance == null)
                        {
                            instance = new Singleton();
                        }
                    }
                }
                return instance;
            }
        }
    }
評註：

多執行緒安全
執行緒不是每次都加鎖
允許例項化延遲到第一次訪問物件時發生


4、靜態初始化

 public sealed class Singleton
    {
        private static readonly Singleton instance = null;
        static Singleton()
        {
            instance = new Singleton();
        }
        private Singleton()
        {
        }
        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                return instance;
            }
        }
    }
評註：

依賴公共語言執行庫負責處理變數初始化
公共靜態屬性為訪問例項提供了一個全域性訪問點
對例項化機制的控制權較少(.NET代為實現)
靜態初始化是在 .NET 中實現 Singleton 的首選方法

小注：

靜態建構函式既沒有訪問修飾符，C#會自動把他們標記為private，之所以必須標記為private，

是為了阻止開發人員寫的程式碼呼叫它，對它的呼叫總是由CLR負責的。






5、延遲初始化

public sealed class Singleton
    {
        private Singleton()
        {
        }
        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                return Nested.instance;
            }
        }

        public static void Hello()
        {
        }

        private class Nested
        {
            internal static readonly Singleton instance = null;
            static Nested()
            {
                instance = new Singleton();
            }
        }
    }
評註：

初始化工作由Nested類的一個靜態成員來完成，這樣就實現了延遲初始化。

由於靜態函式的呼叫時機，是在類被例項化或者靜態成員被呼叫的時候進行呼叫，並且是由.net框架來呼叫靜態建構函式來初始化靜態成員變數， 所以，如果按照寫法四來寫，再呼叫Hello方法的時候，就會例項化出來Singleton例項，這不是我們想看到的，因為我們有可能只是想用Hello方法，而不是別的。


注意事項：

1、Singleton模式中的例項構造器可以設定為protected以允許子類派生。
2、Singleton模式一般不要支援ICloneable介面，因為這可能會導致多個物件例項，與Singleton模式的初衷違背。
3、Singleton模式一般不要支援序列化，因為這也有可能導致多個物件例項，同樣與Singleton模式的初衷違背。
4、Singletom模式只考慮到了物件建立的管理，沒有考慮物件銷燬的管理。就支援垃圾回收的平臺和物件的開銷來講，我們一般沒有必要對其銷燬進行特殊的管理。


總結：

1、Singleton模式是限制而不是改進類的建立。
2、理解和擴充套件Singleton模式的核心是“如何控制使用者使用new對一個類的構造器的任意呼叫”。
3、可以很簡單的修改一個Singleton，使它有少數幾個例項，這樣做是允許的而且是有意義的。


作者：jiankunking 出處：http://blog.csdn.net/jiankunking


  本文部分內容來自網路，截圖部分來自《CLR.via.C#第三版》




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