NET设计模式-单例模式(Singleton Pattern)
1. 概述
Singleton Pattren 要求一个类有且仅有一个实例,并且提供一个全局变量。这个创建的对象是独一无二的,在这个单独对象实例中,集中所创建类的所有属性和方法。
在创建一个单例,何时需要,这是程序设计的关键。从定义上可知这个类供全局调用,产品(程序)都可调用,所有是个全局静态变量,一般是不允许有派生类的。比如,火车的票数及票种,必须全局变量,这个往往是为了防止多线程调用时,导致问题溢出。
2. 模型图及思路
3. 代码实现
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
//单例模式类不能派生 public sealed class Singleton { //静态对象,才能在静态函数中访问 private static Singleton uniqueInstance; //线程安全控制实例 static object synobj = new object(); public static Singleton GetInstace() { //不加线程控制时,当两个线程同时运行GetInstance方法时,此时两个线程判断(uniqueInstance ==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 // 当第一个线程运行到这里时,此时会对locker对象 "加锁", // 当第二个线程运行该方法时,首先检测到locker对象为"加锁"状态,该线程就会挂起等待第一个线程解锁 // lock语句运行完之后(即线程运行完之后)会对该对象"解锁" lock(synobj) { // 如果类的实例不存在则创建,否则直接返回 //为创建实例时,进行创建 if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new Singleton(); } } return uniqueInstance; } //私有构造函数,只允许在此类中创建对象 private Singleton() { } }
以上的设计确实解决多线程的问题,但是上面的代码对于每个线程辅助对象locker枷锁后,在判断实例时候存在,对于这个操作完全没必要。可以当地一个线程创建实例后,后面的线程只需要直接判断是否为null。就如一下的代码。
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
//单例模式类不能派生 public sealed class Singleton { //静态对象,才能在静态函数中访问 private static Singleton uniqueInstance; //线程安全控制实例 static object synobj = new object(); public static Singleton GetInstace() { //不加线程控制时,当两个线程同时运行GetInstance方法时,此时两个线程判断(uniqueInstance ==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 // 当第一个线程运行到这里时,此时会对locker对象 "加锁", // 当第二个线程运行该方法时,首先检测到locker对象为"加锁"状态,该线程就会挂起等待第一个线程解锁 // lock语句运行完之后(即线程运行完之后)会对该对象"解锁" //只需要家这句判断就可以了 if(uniqueInstance == null) { lock(synobj) { // 如果类的实例不存在则创建,否则直接返回 //为创建实例时,进行创建 if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new Singleton(); } } } return uniqueInstance; } //私有构造函数,只允许在此类中创建对象 private Singleton() { } }
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
public sealed class Singleton { static readonly Singleton instance=new Singleton(); static Singleton() { } Singleton() { } public static Singleton Instance { get { return instance; } } }
看到上面这段富有戏剧性的代码,我们可能会产生怀疑,这还是Singleton模式吗?在此实现中,将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。该类标记为 sealed 以阻止发生派生,而派生可能会增加实例。此外,变量标记为 readonly,这意味着只能在静态初始化期间(此处显示的示例)或在类构造函数中分配变量。
该实现与前面的示例类似,不同之处在于它依赖公共语言运行库来初始化变量。它仍然可以用来解决 Singleton 模式试图解决的两个基本问题:全局访问和实例化控制。公共静态属性为访问实例提供了一个全局访问点。此外,由于构造函数是私有的,因此不能在类本身以外实例化 Singleton 类;因此,变量引用的是可以在系统中存在的唯一的实例。
由于 Singleton 实例被私有静态成员变量引用,因此在类首次被对 Instance 属性的调用所引用之前,不会发生实例化。
4.要点知识
- Singleton模式是限制而不是创建。
- Singleton类中实例可以设置为Protected供子类派生
- Singleton考虑了对象创建的管理,没有进行销毁,就支持垃圾回收的平台,就不用对销毁进行管理。
- 优点:阻止其他对象实例化自己的副本,保证所有对象访问的唯一实例。
- 缺点:使用Singleton模式时,开发人员不能有new,进行实例化。
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