单例设计模式(李建忠老师)

singleton模式是所有设计模式当中最简单的一种模式，也是最基本的一种模式

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只只存在一个实例，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有一个实例，下面就此问题展开分析。

     有人可能会想：我只创建一个对象，然后告诉使用者你只能使用我创建的这个对象，你要是自己创建对象，你去死吧！！，我们要清楚一点，我们写的注释很少有人会去看（除了我们自己），所以如果你让别人去死，别人会活的很潇洒，因此我们不能用这种方式去保证系统的正确性，而是应该使其从语言上就做不到，这就是作为一个设计者的责任。

     好吧，既然不能用这种激进的方式去实现我们的要求，那我们就来从语法上去规范它，常规的类不论我们写不写构造器都不行，因为就算你不写构造器，编译器也会生成一个缺省的构造器。

所以首先我们需要将构造器禁用掉（这里的禁用指的是只有类内能够访问，类外无法访问），那好，既然构造器被禁用掉了，那么在外部我们无法使用关键字new来创建对象了，只能用一个方法来返回一个在类内生成的对象，接下来，如果我们把这个方法定义为实例方法，实例方法必须依靠一个对象才能调用，而构造器已经被禁用，客户端根本无法创建对象，因此此方法必须定义成静态方法，接下来我们通过私有构造器定义一个该类的对象（也就是客户端能访问到的唯一的对象），并将其赋值为空，接下来我们需要在我们定义的静态方法里给它赋值，大家知道，静态方法是无法访问实例成员的，因此我们需要将该变量定义为静态的，下面我们先贴出代码：

class Singleton

    {

        int x;

        int y;

        private Singleton()  //私有化构造器

        {

        }

        static Singleton instance = null;

 

        public static Singleton CreateSingleton()

        {

            if (instance == null)

            {

                instance = new Singleton();  //注意：这里由于instance为静态字段，因此其赋值需要调用静态构造器，但在这里我们并没有声明静态构造器，

                                                         //其实，当我们第一次使用静态字时，编译器会默认的帮我们生成一个静态构造器。这一点我们可以通过ildasm工具查看其IL代码证实。              

            }

            return instance;

        }

    }

    class Test

    {

        static void Main()

        {

            Singleton s1 = Singleton.CreateSingleton();

        }

    }

在CreateSingleton方法里，我们用了一个if 语句去判断对象是否是第一次被创建，如果是那就创建对象，如果不是，那就直接返回当前对象。

好了，我们似乎做到了，不仅保证了该类仅有一个实例，同时提供了一个该实例的全局访问点。

但是，事情并非我们想象的那么完美，这个设计模式仍然存在一些弊端，在实践编程的过程中，这个模式会发生多线程安全问题，我们来具体分析一下CreateSingleton这个方法，

假设线程1进入if语句，还未到达if语句的方法体中，此时实例对象instance仍然为空，此时控制权被线程2所掌握，进到if语句中进行判断，instance仍然为空，因此线程1和线程2将分别创建一个对象，这样的话系统里面会创建出两个对象。

此时就应该利用到静态构造器的线程安全来完成对象的创建，下面我贴出代码:

（这里我们采用的是内联初始化）

 public class Singleton

    {

        int x;

        int y;

 

     private Singleton() //构造器私有化

        {

        }

     public  static readonly  Singleton instance = new Singleton();//创建一个对象  ，这里调用的是静态构造器

    }

    public class Test

    {

       public  static void main()

        {

            Singleton s1 = Singleton.instance;        

        }

    }

在这里我们使用C#静态初始化机制实现了Singleton,且多线程安全。静态初始的过程中，对象的创建是同步的。