C#面向对象设计模式纵横谈——Singleton单件（创建型模式）

Singleton单件（创建型模式）
动机（Motivation）
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中只存在一个实例，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？
这应该是类设计者的责任，而不是使用者的责任。

意图（Intent）
保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点。
结构（Structure）
 
单线程Singleton 模式实现

class Singleton
    {
        private static Singleton instance;

        private Singleton() { }

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

    class Test
    {
        public static void Main()
        {
            Singleton s = Singleton.Instance;
        }
    }

单线程Singleton模式的几个要点
Singleton模式中的实例构造器可以设置为protected以允许子类派生。
Singleton模式一般不要支持ICloneable接口，因为这可能会导致多个对象实例，与Singleton模式的初衷违背。
Singleton模式一般不要支持序列化，因为这也有可能导致多个对象实例，同样与Singleton模式的初衷违背。
Singletom模式只考虑到了对象创建的管理，没有考虑对象销毁的管理。就支持垃圾回收的平台和对象的开销来讲，我们一般没有必要对其销毁进行特殊的管理。
不能应对多线程环境：在多线程环境下，使用Singleton模式仍然有可能得到Singleton类的多个实例对象。

多线程Singleton 模式实现

    class Singleton2
    {
        private static volatile Singleton2 instance = null;

        private static object lockhelper = new object();

        private Singleton2() { }

        public static Singleton2 Instance
        {
            get
            {
                if (instance == null)
                {
                    lock (lockhelper)
                    {
                        if (instance == null)
                        {
                            instance = new Singleton2();
                        }
                    }
                }
                return instance;
            }
        }
    }

使用.NET类型初始化机制实现多线程Singleton 模式

class Singleton3
    {
        public static readonly Singleton3 Instance = new Singleton3();

        private Singleton3() { }
    }
    class Singleton3_1
    {
        public static readonly Singleton3_1 Instance = new Singleton3_1();

        private Singleton3_1() { }

        static Singleton3_1()
        {
            Instance = new Singleton3_1();
        }
    }

Singleton模式扩展
将一个实例扩展到n个实例，例如对象池的实现。
将new 构造器的调用转移到其他类中，例如多个类协同工作环境中，某个局部环境只需要拥有某个类的一个实例。
理解和扩展Singleton模式的核心是“如何控制用户使用new对一个类的实例构造器的任意调用”。

推荐参考书
• 《设计模式：可复用面向对象软件的基础》GoF
• 《面向对象分析与设计》Grady Booch
• 《敏捷软件开发：原则、模式与实践》Robert C. Martin
• 《重构：改善既有代码的设计》Martin Fowler
• 《Refactoringto Patterns 》JoshuaKerievsky