.Net设计模式之单件模式（Singleton Pattern）

1.代码示例（.Net实现）

public class CShapeSingleton 
{
  private static CShapeSingleton mySingleton=null;
  private CShapeSingleton(){};
  public static GetCShapeSingleton()
  {
    if(mySingleton==null)
    {
      mySingleton=new CShapeSingleton();
    }
    return mySingleton;
  }
}

2.意图

单件模式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。

3.使用场合
当类型只能有一个实例存在，并且可以在全局访问时。这个唯一的实例应该可以通过子类实现扩展，并且用户无须更改代码即可使用。

4.结构
单件模式的结构非常简单，包括防止其他对象创建实例的私有构造函数、保存唯一实例的私有变量和全局访问接口等。

5.效果
单件提供了全局唯一的访问入口，因此易于控制可能放生的冲突。

6.全局变量与单件
能否用一个全局变量来代替单件模式？我们定义一个静态的窗体全局变量，在应用启动时初始化这个变量，然后可以在程序的任何地方使用这个变量。如果我们关闭了这个窗体，会发现将无法打开，因为窗体的实例已经被销毁。唯一的傍法是创建一个新窗体，因为无法知道哪些模块会调用这个窗体，因为在所有可能的地方都要判断这个窗体是否已经被销毁？是否需要重新创建？系统维护量可想而知。
可以看出，单件模式维护了自身的实例化，在使用时是安全的。一个全局对象无法自行维护，也就无法避免重复创建多个实例，系统资源会被大量占用。更糟的是在很多情况下回出现逻辑问题，当这些对象访问相同的资源时，会发生访问冲突。

7.多线程下的单件模式

在单线程的情况下，确实可以保证只有一个实例，但是在多线程的情况下，就会发生意想不到的情况。

 

public class Singleton
    {
        private static Singleton instance;
        private static readonly object SyncRoot = new object();          ///程序运行时创建一个静态的只读对象
        private Singleton(){}
        public static Singleton GetInstance()
        {
            ///双重锁定   先判断实例是否存在，不存在再加锁处理
            ///这样不用让线程每次都加锁，保证了线程安全，也提高了性能
            if (instance == null)   
            {
                lock (SyncRoot)   ///在同一个程序加了锁的那部分程序只有一个线程可以加入
                {
　　　　　　　　　　　　///若实例不存在，则new一个新实例，否则返回已有的实例　　　　　　
                    if (instance == null)
                    {
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }

说明：

构造方法private Singleton(){}，让其private,这样就堵死了外界利用new创建此类实例的可能

public static Singleton GetInstance() 此方法是获得本类实例的唯一全局访问点

lock：是确保当一个线程位于代码的临界区时，另一个线程不进入临界区。如果其他线程试图进入锁定的代码，则它将一直等待（即被阻止），直到该对象被释放。

 

8.单件与实例类中的静态方法

其实咋实际应用当中，C#与公共语言运行库也提供了一种“静态初始化”方法，这种方法不需要开发人员显示的编写线程安全代码，即可解决多线程环境下它是不安全的问题。

 public sealed class Singletons
    {
        private static readonly Singletons instance = new Singletons();   
        private Singletons() { }
        public static Singletons GetInstance()
        {
            return instance;
        }
    }

通过sealed修饰符来修饰类，是阻止发生派生，而派生可能会增加实例

在第一次引用类的任何成员时创建实例。公共语言运行库负责处理变量初始化。并通过readonly标记instance变量，这意味着只能在静态初始化期间或在类构造函数中分配变量。由于这种静态初始化的方式是在自己被加载时就将自己实例化，所以被形象的称之为饿汉式单例类，上面的单例模式处理方式是要在第一次被引用时，才会将自己实例化，所以就被成为懒汉式单例类。

两种实现方式比较：

饿汉式，即静态初始化的方式，它是类一加载就实例化对象，所以要提前占用系统资源。然后懒汉式，又会面临着多线程访问的安全性问题，需要做双重锁定这样的处理才可以保证安全。送一到底使用哪一种方式，取决于实际的需求。从C#语言的角度来讲，饿汉式的单例类已经足够满足我们的需求了。

9.相关模式
（1）工厂模式：一个应用中的工厂对象经常是一个单件。
（2）外观：与其它子系统接口的业务外观对象经常是一个单间。

参考：

单件模式（Singleton Pattern）： http://www.cnblogs.com/aehyok/archive/2013/05/08/3066127.html

设计模式之一(单例模式)： http://www.cnblogs.com/williambirkin/archive/2007/01/10/616303.html