C# 设计模式巩固 - 单例模式

　前言

　　设计模式的文章很多，所以此文章只是为了巩固一下自己的基础，说的不详细请见谅。

　介绍 - 单例模式

　　官方定义：确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。

　　通俗定义：就是一个类只有一个单个实例。(也没啥区别)

　实现

　　如何保证一个类只有一个实例呢?

　　1. 首先一个类是如何创建实例的? - 通过构造函数

　　2. 如何保证只创建一个呢? - 构造函数只执行一次

　　3. 如何保证构造函数只执行一次呢? - 访问外部类无权访问

　　4. 如何让访问外部类无权访问? - 私有方法

　　问题解决,上代码：

    /// <summary>
    /// 单例类
    /// </summary>
    public class Singleton
    {
        /// <summary>
        /// 私有构造函数
        /// </summary>
        private Singleton() { }
        /// <summary>
        /// 单例字段
        /// </summary>
        private static Singleton _instance; 
        /// <summary>
        /// 单例对象
        /// </summary>
        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                if (_instance == null)
                    _instance = new Singleton();
                return _instance;
            }
        }

        /// <summary>
        /// 输出
        /// </summary>
        public void WriteLine()
        {
            Console.WriteLine("哈希Code : " + this.GetHashCode());
        }
    }

测试输出 HashCode :

　　class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Singleton.Instance.WriteLine();
            Singleton.Instance.WriteLine();
            Singleton.Instance.WriteLine();
            Console.Read();
        }
    }

结果：

这样就结束了吗? -（身为C#老鸟的我还要考虑下线程安全的问题，考虑并发的情况）

我们需要构建一个并发的情形及多条线程同时创建对象，下面我就用简单粗暴的方法，需要对单例进行修改：

        /// <summary>
        /// 单例对象
        /// </summary>
        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                if (_instance == null)
                {
                    Thread.Sleep(1);
                    _instance = new Singleton();
                }
                return _instance;
            }
        } 

调用测试：

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //线程1
            Thread thread1 = new Thread(new ThreadStart(() =>
            {
                Singleton.Instance.WriteLine();
            }));
            //线程2
            Thread thread2 = new Thread(new ThreadStart(() =>
            {
                Singleton.Instance.WriteLine();
            }));
            //线程3
            Thread thread3 = new Thread(new ThreadStart(() =>
            {
                Singleton.Instance.WriteLine();
            }));
            thread1.Start();
            thread2.Start();
            thread3.Start();
            Console.Read();
        }
    }

输出结果：

所以我们要对代码进行改进(加锁)：

/// <summary>
    /// 单例类
    /// </summary>
    public class Singleton
    {
        /// <summary>
        /// 锁
        /// </summary>
        private static object locker = new object();
        /// <summary>
        /// 私有构造函数
        /// </summary>
        private Singleton() { }
        /// <summary>
        /// 单例字段
        /// </summary>
        private static Singleton _instance;
        /// <summary>
        /// 单例对象
        /// </summary>
        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                lock (locker)
                {
                    if (_instance == null)
                    {
                        Thread.Sleep(1);
                        _instance = new Singleton();
                    }
                }
                return _instance;
            }
        }

        /// <summary>
        /// 输出
        /// </summary>
        public void WriteLine()
        {
            Console.WriteLine("哈希Code : " + this.GetHashCode());
        }
    }

测试结果：

解决！

锁是个好东西但是要慎用，它是很耗资源的。所以还需要对代码进行改进，看代码我们知道只有 _instance 为 null 时才需要考虑并发加锁，所以我们再次改进：

    /// <summary>
    /// 单例类
    /// </summary>
    public class Singleton
    {
        /// <summary>
        /// 锁
        /// </summary>
        private static object locker = new object();
        /// <summary>
        /// 私有构造函数
        /// </summary>
        private Singleton() { }
        /// <summary>
        /// 单例字段
        /// </summary>
        private static Singleton _instance;
        /// <summary>
        /// 单例对象
        /// </summary>
        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                if(_instance == null)
                {
                    lock (locker)
                    {
                        if (_instance == null)
                        {
                            Thread.Sleep(1);
                            _instance = new Singleton();
                        }
                    }
                }
                return _instance;
            }
        }

        /// <summary>
        /// 输出
        /// </summary>
        public void WriteLine()
        {
            Console.WriteLine("哈希Code : " + this.GetHashCode());
        }
    }

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