c#设计模式(1)——单例模式
一、引言
最近看了一些单例模式的介绍，感觉可以总结一下，形成自己的笔记。部分内容选自https://www.cnblogs.com/zhili/p/SingletonPatterm.html,感觉写得很好，我只是再加点东西
二、介绍
单例模式（Singleton Pattern）是最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。
注意：
1、单例类只能有一个实例。
2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
三、多种单例模式的创建方式
1.饿汉式创建单例模式
说明：饿汉就是类一旦加载，就把单例初始化完成，保证CreateSingleton的时候，单例是已经存在的了。饿汉式创建的同时就实例化一个静态对象出来，不管之后会不会使用这个单例，都会占据一定的内存，但是相应的，在第一次调用时速度也会更快，因为其资源已经初始化完成。
/// <summary>
/// 饿汉式写法
/// </summary>
public class SingletonEH
{
/**
*是否 Lazy 初始化：否
*是否多线程安全：是
*实现难度：易
*描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
*优点：没有加锁，执行效率会提高。
*缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
*它基于 classloder 机制避免了多线程的同步问题，
* 不过，instance 在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，
* 在单例模式中大多数都是调用 CreateSingleton 方法，
* 但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，
* 这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。
*/
private static SingletonEH instance = new SingletonEH();
private SingletonEH()
{
Console.WriteLine($"{typeof(SingletonEH).Name}被构造。。。");
}
public static SingletonEH CreateSingleton()
{
return instance;
}
}
2.懒汉式创建单例模式
说明：而懒汉比较懒，只有当调用CreateSingleton的时候，才回去初始化这个单例。懒汉式顾名思义，会延迟加载，在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来，第一次调用时要做初始化，如果要做的工作比较多，性能上会有些延迟，之后就和饿汉式一样了。
/// <summary>
/// 懒汉式
/// </summary>
public class SingletonLH
{
/**
*是否 Lazy 初始化：否
*是否多线程安全：是
*实现难度：易
*描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
*优点：没有加锁，执行效率会提高。
*/
private static SingletonLH instance = null;
private SingletonLH()
{
Console.WriteLine($"{typeof(SingletonLH).Name}被构造。。。");
}
public static SingletonLH CreateInstance()
{
if(instance == null)
{
return new SingletonLH();
}
return instance;
}
}
3.上面的单例模式的实现在单线程下确实是完美的,然而在多线程的情况下会得到多个Singleton实例,因为在两个线程同时运行CreateInstance方法时，此时两个线程判断(instance ==null)这个条件时都返回真，此时两个线程就都会创建Singleton的实例，这样就违背了我们单例模式初衷了，既然上面的实现会运行多个线程执行，那我们对于多线程的解决方案自然就是使CreateInstance方法在同一时间只运行一个线程运行就好了，也就是我们线程同步的问题了。
public class SingletonLH
{
/**
*是否 Lazy 初始化：否
*是否多线程安全：是
*实现难度：易
*描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
*优点：没有加锁，执行效率会提高。
*缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
*它基于 classloder 机制避免了多线程的同步问题，
* 不过，instance 在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，
* 在单例模式中大多数都是调用 CreateInstance 方法，
* 但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，
* 这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。
*/
private static SingletonLH instance = null;
private static readonly object locker = new object();
private SingletonLH()
{
Console.WriteLine($"{typeof(SingletonLH).Name}被构造。。。");
}
public static SingletonLH CreateInstance()
{
lock (locker)
{
if(instance == null)
{
return new SingletonLH();
}
}
return instance;
}
}
上面代码对于每个线程都会对线程辅助对象locker加锁之后再判断实例是否存在，对于这个操作完全没有必要的，因为当第一个线程创建了该类的实例之后，后面的线程此时只需要直接判断（instance==null）为假，此时完全没必要对线程辅助对象加锁之后再去判断，所以上面的实现方式增加了额外的开销，损失了性能，为了改进上面实现方式的缺陷，我们只需要在lock语句前面加一句（instance==null）的判断就可以避免锁所增加的额外开销，这种实现方式我们就叫它 “双重锁定”，
public class SingletonLH
{
private static SingletonLH instance = null;
private static readonly object locker = new object();
private SingletonLH()
{
Console.WriteLine($"{typeof(SingletonLH).Name}被构造。。。");
}
public static SingletonLH CreateInstance()
{
if(instance == null)
{
lock (locker)
{
if(instance == null)
{
return new SingletonLH();
}
}
}
return instance;
}
}
4. 泛型封装单例模式，利于重复利用
a.新建一个类 BaseSingleton类
public class BaseSingleton<T> where T: new()
{
protected static T _instance;
private static readonly object locker = new object();
public static T getInstance()
{
if(_instance == null)
{
lock (locker)
{
if(_instance == null)
{
_instance = new T();
}
}
}
return _instance;
}
}
b.需要用到的类继承调用
public class Singleton: BaseSingleton<Singleton>
{
public int Id { get; set; }
public string Name { get; set; }
public static void Test()
{
Console.WriteLine("this is Test...");
}
}
