【23种设计模式】单例模式（一）

前言：

　　单例模式是创建型模式5种中的第1种，关注对象的创建，  保证一个类仅有一个实例，并且提供一个全局访问点。在软件系统中，经常有这样一些特殊的类，必须保证它们在系统中只存在一个实例，才能确保它们的逻辑正确性、以及良好的效率。如何绕过常规的构造器，提供一种机制来保证一个类只创建一个实例？
一、应用场景：

• 要求生产唯一序列号。
  
• WEB 中的计数器，比如不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。
  
• 创建的多个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。
  

二、创建与实现：

以下提供两种情景实现方式，分别是单线程访问和多线程访问：
单线程实现：

定义：

1. public class SingleObject
2.     {
3.         #region 第一种写法
5.         /// <summary>
6.         /// 创建 SingleObject 的一个对象
7.         /// </summary>
8.         private static SingleObject instance = new SingleObject();
10.         /// <summary>
11.         /// 让构造函数为 private，这样该类就不会被实例化
12.         /// </summary>
13.         private SingleObject() { }
16.         /// <summary>
17.         /// 获取全局唯一对象
18.         /// </summary>
19.         /// <returns></returns>
20.         public static SingleObject getInstance()
21.         {
22.             return instance;
23.         }
25.         #endregion
27.         #region 另外一种写法
28.         /// <summary>
29.         /// 创建 SingleObject 的一个空对象
30.         /// </summary>
31.         private static SingleObject instance2  = null;
32.         /// <summary>
33.         /// 获取全局唯一对象
34.         /// </summary>
35.         public static SingleObject getInstance2
36.         {
37.             get
38.             {
39.                 if (instance == null)
40.                 {
41.                     instance = new SingleObject();
42.                 }
43.                 return instance2;
44.             }
45.         }
47.         #endregion
48.         /// <summary>
49.         /// 单例中定义的方法
50.         /// </summary>
51.         /// <returns></returns>
52.         public string  showMessage()
53.         {
54.             return "这是单例设计模式返回的信息....";
55.         }
56.     }

复制代码

全局单例访问：

1.   //不合法的构造函数
2.     //编译时错误：构造函数 SingleObject() 是不可见的
3.     //SingleObject object = new SingleObject();
5.     /// <summary>
6.     /// 获取唯一可用的对象
7.     /// </summary>
8.     SingleObject object = SingleObject.getInstance();
10.     /// <summary>
11.     /// 调用返回消息
12.     /// </summary>
13.     string str =   object.showMessage();

复制代码

说明：以上代码在单线程情况下不会出现任何问题。但是在多线程的情况下却不是安全的。如两个线程同时运行到：

1. if (instance == null)

复制代码

判断是否被实例化，一个线程判断为True后，在进行创建

1. instance = new Singleton();

复制代码

之前，另一个线程也判断(instance == null)，结果也为True。这样就就违背了Singleton模式的原则，保证一个类仅有一个实例。
多线程实现：

定义：

1. class Singleton
2.     {
3.         /// <summary>
4.         /// 请注意一个关键字volatile，如果去掉这个关键字，还是有可能发生线程不是安全的。
5.         /// </summary>
6.         private static volatile Singleton instance = null;
7.         /// <summary>
8.         ///创建一个静态锁
9.         /// </summary>
10.         private static object lockHelper = new object();
11.         private Singleton() { }
12.         public static Singleton getSingleton
13.         {
14.             get
15.             {
16.                 if (instance == null)
17.                 {
18.                     lock (lockHelper)
19.                     {
20.                         if (instance == null)
21.                         {
22.                             instance = new Singleton();
23.                         }
24.                     }
25.                 }
26.                 return instance;
27.             }
28.         }
29.     }

复制代码

说明：这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）。此程序对多线程是安全的，使用了一个辅助对象lockHelper，保证只有一个线程创建实例，如果instance为空，保证只有一个线程创建唯一的一个实例。

1. instance = new Singleton();

复制代码

（Double Check)请注意一个关键字volatile，如果去掉这个关键字，还是有可能发生线程不是安全的。volatile 保证严格意义的多线程编译器在代码编译时对指令不进行微调。
三、优缺点分析：

优点:

• 在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理首页页面缓存）。
  
• 避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。
  

缺点:

• 没有接口，既不能继承，又与单一职责原则冲突。一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。
  

免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！