面向对象设计模式学习---Singleton模式(创建型)

从目的方面而言，设计模式有三种分类。

1、创建型模式：负责对象的创建

2、结构型模式：处理类与对象间的组合

3、行为型模式：类与对象交互中的职责分配

在软件系统中，为保证某些类在系统中只存在一个（或者几个）实例，才能保证他们的逻辑正确性以及良好的效率。这就是Singleton设计模式的动机

在过去的系统中，为保证某些类的单一实例，通常是在使用类的过程中再进行判断等操作。然而，这违背了设计的原则，毕竟单一性的问题应该在类设计的时候就考虑进来的，而不是在使用过程中后知后觉的去进行代码层次的修改。换句话说，这种问题的产生式设计者的责任，而不是使用者的责任。

Singleton设计思想：屏蔽公有的构造函数，使得程序编写者无法任意实例化对象，并提供一个公有属性，在属性中只返回单一实例对象。

Singleton模式要点:

      1、构造函数可以设置成Protected类型以供子类派生；

      2、不要支持ICloneable接口，以防止深度Clone出另一个对象

      3、不要支持序列化，以防止将对象序列化成硬盘文件后反序列化生成另一个对象

public Class Singleton
{
  private static Singleton instance;

    private Singleton(){}

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

然而在多线程系统中实现Singleton必须考虑到并发性，有可能在判断instance实例判断后实例出多个对象，所以在多线程下需要对模式进行修改

public Class Singleton
{
  private static volatile Singleton instance=null;

  private static object lockSource = new object();

    private Singleton(){}

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

在多线程的类示例代码中，加入一个object类型的资源用于锁定，另外在实例instance变量使用volatile关键字。volatile 关键字指示一个字段可以由多个同时执行的线程修改。声明为 volatile 的字段不受编译器优化（假定由单个线程访问）的限制。这样可以确保该字段在任何时间呈现的都是最新的值。

public class Singleton
{
  public static readonly Singleton Instance=new Singleton();
 
  private Singleton(){}
}

在定义静态实例的时候直接初始化，则编译器始终会在定义之后调用默认的静态构造函数，保证了实例唯一性。

补充，在以上示例中均存在构造函数无法传参问题，单线程情况下可将类中的公有属性改变成公有方法，改用方法接受参数的方式返回实例；多线程情况下，如果在定义静态变量的情况下，无法让自动调用的静态构造函数带有参数，故可以在类中添加属性，并在实例化后，对属性赋值方式实现。