1.0 c#設計模式 --單例模式
前言
先簡單說一下我前期（不理解的時候），記住單例模式的訣竅，是之前公開課上老師講的。單例模式，雙 if+lock
爲什麼存在單例模式？
很多時候，一個對象我們需要使用多次。但是每次使用都要新建一次。如果實例化的時候非常耗時，那麼整體的系統就會相當緩慢。
如下代碼，普通類型：
///
/// 學習單例模式案例
///
public class DemoSingleton
{
public DemoSingleton()
{
//模擬耗時較長的情況
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine($"我誕生啦！在{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}中創建");
}
public void Test()
{
Console.WriteLine("DemoSingleton Test 輸出");
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//調用示例
for(var i=1;i<10;i++)
{
var demo = new DemoSingleton();
demo.Test();
}
Console.ReadKey();
}
}
執行後的結果如下圖：
根據上述執行結果我們可以看出，每次都要實例化一次類型（在我們的模擬中，實例化耗時是比較長的），所以比較浪費資源。我們應該如何改進這種方式呢？
比較簡單的就是，我們將實例化從for循環中拿出來，這樣就可以實例化一次，避免了浪費時間的問題。但是，如果調用存在於多個方法中呢？
所以，我們可以將實例化放到類中實現，代碼如下：
///
/// 學習單例模式案例
///
public class DemoSingleton
{
private static DemoSingleton demo;
private DemoSingleton()
{
//模擬耗時較長的情況
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine($"我誕生啦！在{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}中創建");
}
public static DemoSingleton CreateInstance()
{
if (demo == null)
{
demo = new DemoSingleton();
}
return demo;
}
public void Test()
{
Console.WriteLine("DemoSingleton Test 輸出");
}
}
static void Main(string[] args)
{
//調用示例
for (var i = 1; i < 10; i++)
{
var demo = DemoSingleton.CreateInstance();
demo.Test();
}
Console.ReadKey();
}
如上所示，將實例化的過程放在類中，這樣不論在哪裏調用，都會使用的同一個類（爲了保證外部不能實例化，所以構造函數使用了私有的）。具體執行效果請看下圖：
如上圖所示，結果還是與我們想要的是一致的。但是，在程序開發過程中，通常我們會使用多線程等來處理問題，構建系統。那麼調用方法就會被改成如下情況：
static void Main(string[] args)
{
//調用示例
for (var i = 1; i < 10; i++)
{
new Action(() => {
var demo = DemoSingleton.CreateInstance();
demo.Test();
}).BeginInvoke(null,null);
}
Console.ReadKey();
}
調用結果如下圖：
完全不是我們想要的，但是問題出在哪裏呢？
由於我們使用的是異步方法，所以一次進入IF條件的有很多。所以，解決上面的問題就是解決如何限制一次進入IF條件的有單個。比較簡單的方式，就是加一個鎖，防止一次進入條件的有多個。具體代碼如下：
///
/// 學習單例模式案例
///
public class DemoSingleton
{
private static DemoSingleton demo;
private static readonly object _lock=new object();
private DemoSingleton()
{
//模擬耗時較長的情況
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine($"我誕生啦！在{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}中創建");
}
public static DemoSingleton CreateInstance()
{
if (demo == null)
{
lock (_lock)
{
demo = new DemoSingleton();
}
}
return demo;
}
public void Test()
{
Console.WriteLine("DemoSingleton Test 輸出");
}
}
static void Main(string[] args)
{
//調用示例
for (var i = 1; i < 10; i++)
{
new Action(() => {
var demo = DemoSingleton.CreateInstance();
demo.Test();
}).BeginInvoke(null,null);
}
Console.ReadKey();
}
執行效果如下圖：
如上圖，不是我們想要的。這時候，有的人就說了，你的目的是讓進入if條件的只有一個，應該把lock放到if的外層，那我們來修改一下構造函數：
public static DemoSingleton CreateInstance()
{
lock(_lock)
{
if (demo == null)
{
demo = new DemoSingleton();
}
}
return demo;
}
執行結果結果如下：
如上圖所示，執行結果是我們想要的了。此刻，不斷進行優化的我們十分開心。但是，仔細看看代碼，是不是還有優化的空間呢？我們能不能做的更好，讓我們更加開心呢？
那麼，我們關注一下下面的代碼，思考一下這個問題：
lock(_lock)
{
if (demo == null)
{
demo = new DemoSingleton();
}
}
我們爲了讓同時進入if條件的只有一個，所以添加了lock鎖。那麼，我們分析一下代碼：i=1時，直接進入if，生成新的實例，同時i=2，i=3...被lock鎖限制在外面進行等待，此刻,i=1執行結束。後面的依次進入if條件判斷，發現已經存在實例了，直接返回。這樣看來，是不是有些耗時呢，明明可以直接返回的，結果還在進行等待，所以我進行了以下的優化：
public static DemoSingleton CreateInstance()
{
if(demo==null)
{
lock (_lock)
{
if (demo == null)
{
demo = new DemoSingleton();
}
}
}
return demo;
}
如上代碼，我們就可以在demo已經實例化的時候，無需等待直接返回。
具體什麼時候使用？
單例模式的主要作用，是保證整個進程中對象只被實例化一次。
正常情況下，如果一個類型，實例化的時候，非常耗時，或者計算非常複雜。就可以考慮使用單例模式，但是要注意以下的缺點
缺點：一直佔有內存（普通實例化，使用的時候創建，用完之後被CLR自動回收）
所以，我們要根據優缺點視情況而定。而不是你一味的使用單例模式，如果電腦的內存不夠大，很可能導致系統更加緩慢，或者崩潰。
詳細代碼示例
///
/// 學習單例模式案例
///
public class DemoSingleton
{
private static DemoSingleton demo;
private static readonly object _lock=new object();
private DemoSingleton()
{
//模擬耗時較長的情況
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine($"我誕生啦！在{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}中創建");
}
public static DemoSingleton CreateInstance()
{
if(demo==null)
{
lock (_lock)
{
if (demo == null)
{
demo = new DemoSingleton();
}
}
}
return demo;
}
public void Test()
{
Console.WriteLine("DemoSingleton Test 輸出");
}
}
其它幾種單例模式的示例
理解了上面的案例，下面的應該就更好理解了
public class DemoSingletonStatic
{
private static DemoSingletonStatic demo=new DemoSingletonStatic();
private DemoSingletonStatic()
{
//模擬耗時較長的情況
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine($"我誕生啦！在{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}中創建");
}
public static DemoSingletonStatic CreateInstance()
{
return demo;
}
}
public class DemoSingletonStaticTWO
{
private static DemoSingletonStaticTWO demo;
private DemoSingletonStaticTWO()
{
//模擬耗時較長的情況
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine($"我誕生啦！在{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}中創建");
}
static DemoSingletonStaticTWO()
{
demo = new DemoSingletonStaticTWO();
}
public static DemoSingletonStaticTWO CreateInstance()
{
return demo;
}
}
遺留問題：爲什麼靜態類不作爲單例模式的經典案例呢？
這個問題我思考了挺久，也在網上找了很多的解釋，但是沒有一種可以說服我。 目前有一個說法，我覺得還是相比較不錯的：
1 .我們第一種經典例子，是在使用的時候創建，而靜態類是在項目啓動的時候就已經創建了（但是，後面的幾個靜態的例子，打破了這個。這個觀點只適用於第一個）
2.靜態類再使用的時候，方法不可以進行重寫之類的（這個也有個疑問，我看網上有的人把單例模式中的類型上加了sealed修飾符，完全把這個有點給扼殺掉了。所以目前我也不清楚這個問題）
這個問題，如果有看了這篇文章瞭解的，還希望分享一下，感謝指導！