设计模式三:单例模式
单例模式也是创建型模式的一种,也是23种设计模式中比较简单的一种。见名思意,在整个软件系统中,只有某个类型的一个对象,并且访问他的地方也只有一个,也就是只有一个全局对象访问点,这个实例或对象被所有是应用程序所共享;很多可以使用到这样的功能模块:比如数据库连接池对象、打印机对象,因为整个系统中,数据库的连接只在一个地方连接,打印机在整个系统中也只有一个。这种情况下,单例模式就很大的减少了一个内存的开销,因为对象的创建是比较消耗内存的,同时因为系统中只有一个实例,比较容易控制,省去了对象创建的过程,更快的进行一个响应,但是在使用单例模式时,由于只有一个实例,所有的线程都可以去使用这个实例,那么不能保证线程的一个安全性,如果要想保证线程的安全性,我们需要使用其他的一些辅助措施。所以对于线程安全的对象我们最好不要使用单例模式,否则可能会降低系统的效率。单例模式只需要一个类就可以实现,自己关联自己,那么如何实现呢?我们只需要将构造方法定义成私有的,这样用户就不能自己去创建这个对象了,然后通过一个静态方法和静态变量来存放类的唯一的一个实例。
示例:
创建单例类:
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; namespace 单例模式 { public class Singleton { /// <summary> /// 1.定义一个私有的构造函数,在类的外部不能被调用 /// </summary> private Singleton() { Console.WriteLine("我被创建了!"); } // 2.创建该类的一个静态变量 private static Singleton Instance; // 3.创建返回值为该类型的一个静态方法 (此方法对外公开) public static Singleton CreateInstance() { if (Instance == null) { Instance = new Singleton(); } return Instance; } } }
主程序调用:
1 using System; 2 using System.Collections.Generic; 3 using System.Linq; 4 using System.Text; 5 using System.Threading.Tasks; 6 7 namespace 单例模式 8 { 9 class Program 10 { 11 static void Main(string[] args) 12 { 13 Singleton s1 = Singleton.CreateInstance(); 14 Singleton s2 = Singleton.CreateInstance(); 15 16 Console.ReadKey(); 17 } 18 } 19 }
运行结果:
从最后的结果中可以看出,实例只被创建了一次。
在来看看下面的例子:
1 for (int i = 0; i < 10; i++) 2 { 3 // 执行委托的异步调用 4 new Action(() => 5 { 6 Singleton singleton = Singleton.CreateInstance(); 7 }).BeginInvoke(null,null); 8 }
结果:
从上面的截图中看出构造函数被执行了三次。单例模式不是只会构造一次吗?这里为什么执行了三次呢?因为这里是多线程并发的,10个任务是同时开始的,可能对象不为null的时候有多个线程进入了,所以会执行多次。要解决这种问题,可以使用加锁。
1 using System; 2 using System.Collections.Generic; 3 using System.Linq; 4 using System.Text; 5 using System.Threading.Tasks; 6 7 namespace 单例模式 8 { 9 public class Singleton 10 { 11 /// <summary> 12 /// 1.定义一个私有的构造函数,在类的外部不能被调用 13 /// </summary> 14 private Singleton() 15 { 16 Console.WriteLine("我被创建了!"); 17 } 18 19 // 2.创建该类的一个静态变量 20 private static Singleton Instance; 21 // 创建锁 22 private static object Singleton_Lock = new object(); 23 24 // 3.创建返回值为该类型的一个静态方法 (此方法对外公开) 25 public static Singleton CreateInstance() 26 { 27 lock(Singleton_Lock) // 保证任意时刻只有一个线程才能进入判断 28 { 29 if (Instance == null) 30 { 31 Instance = new Singleton(); 32 } 33 } 34 return Instance; 35 } 36 } 37 }
再次运行程序查看结果:
这时只会构造一个对象了。
在来看看懒汉式的单例模式:
1 using System; 2 using System.Collections.Generic; 3 using System.Linq; 4 using System.Text; 5 using System.Threading.Tasks; 6 7 namespace 单例模式 8 { 9 public class SingletonSecond 10 { 11 private SingletonSecond() 12 { 13 Console.WriteLine("我被创建了!"); 14 } 15 16 private static SingletonSecond Instance = null; 17 18 /// <summary> 19 /// 静态构造函数:由CLR保证在第一次使用这个类之前,调用而且只调用一次 20 /// </summary> 21 static SingletonSecond() 22 { 23 Instance = new SingletonSecond(); 24 } 25 26 public static SingletonSecond CreateInstance() 27 { 28 return Instance; 29 } 30 } 31 }
在来看看第三种写法:
using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading.Tasks; namespace 单例模式 { public class SingletonThird { private SingletonThird() { Console.WriteLine("我被创建了!"); } /// <summary> /// 静态变量:会在类型第一次使用的时候初始化,而且只初始化一次 /// </summary> private static SingletonThird Instance = new SingletonThird(); public static SingletonThird CreateInstance() { return Instance; } } }
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