NET設計模式-單例模式（Singleton Pattern)

1. 概述

Singleton Pattren 要求一個類有且僅有一個實例，並且提供一個全局變量。這個創建的對象是獨一無二的，在這個單獨對象實例中，集中所創建類的所有屬性和方法。
在創建一個單例，何時需要，這是程序設計的關鍵。從定義上可知這個類供全局調用，產品（程序）都可調用，所有是個全局靜態變量，一般是不允許有派生類的。比如，火車的票數及票種，必須全局變量，這個往往是爲了防止多線程調用時，導致問題溢出。

2. 模型圖及思路

3. 代碼實現

//單例模式類不能派生
public sealed class Singleton
{
    //靜態對象，才能在靜態函數中訪問
    private static Singleton uniqueInstance;

    //線程安全控制實例
    static object synobj = new object();
    public static Singleton GetInstace()
    {
         //不加線程控制時，當兩個線程同時運行GetInstance方法時，此時兩個線程判斷(uniqueInstance ==null)這個條件時都返回真，此時兩個線程就都會創建Singleton的實例
            // 當第一個線程運行到這裏時，此時會對locker對象 "加鎖"，
            // 當第二個線程運行該方法時，首先檢測到locker對象爲"加鎖"狀態，該線程就會掛起等待第一個線程解鎖
            // lock語句運行完之後（即線程運行完之後）會對該對象"解鎖"
        lock(synobj)
        {
            // 如果類的實例不存在則創建，否則直接返回
             //爲創建實例時，進行創建
           if (uniqueInstance == null)
           {
                uniqueInstance = new Singleton();
           }
      }
        return uniqueInstance;
    }

    //私有構造函數，只允許在此類中創建對象
    private Singleton()
    {
    }

}

以上的設計確實解決多線程的問題，但是上面的代碼對於每個線程輔助對象locker枷鎖後，在判斷實例時候存在，對於這個操作完全沒必要。可以當地一個線程創建實例後，後面的線程只需要直接判斷是否爲null。就如一下的代碼。

//單例模式類不能派生
public sealed class Singleton
{
    //靜態對象，才能在靜態函數中訪問
    private static Singleton uniqueInstance;

    //線程安全控制實例
    static object synobj = new object();
    public static Singleton GetInstace()
    {
         //不加線程控制時，當兩個線程同時運行GetInstance方法時，此時兩個線程判斷(uniqueInstance ==null)這個條件時都返回真，此時兩個線程就都會創建Singleton的實例
            // 當第一個線程運行到這裏時，此時會對locker對象 "加鎖"，
            // 當第二個線程運行該方法時，首先檢測到locker對象爲"加鎖"狀態，該線程就會掛起等待第一個線程解鎖
            // lock語句運行完之後（即線程運行完之後）會對該對象"解鎖" 
            //只需要家這句判斷就可以了
      if(uniqueInstance == null)
       {
        lock(synobj)
        {
            // 如果類的實例不存在則創建，否則直接返回
             //爲創建實例時，進行創建
           if (uniqueInstance == null)
           {
                uniqueInstance = new Singleton();
           }
      }
     }
        return uniqueInstance;
    }

    //私有構造函數，只允許在此類中創建對象
    private Singleton()
    {
    }

}

public sealed class Singleton
 2{
 3    static readonly Singleton instance=new Singleton();
 4
 5    static Singleton()
 6    {
 7    }
 8
 9    Singleton()
10    {
11    }
12
13    public static Singleton Instance
14    {
15        get
16        {
17            return instance;
18        }
19    }
20 }
21

看到上面這段富有戲劇性的代碼，我們可能會產生懷疑，這還是Singleton模式嗎？在此實現中，將在第一次引用類的任何成員時創建實例。公共語言運行庫負責處理變量初始化。該類標記爲 sealed 以阻止發生派生，而派生可能會增加實例。此外，變量標記爲 readonly，這意味着只能在靜態初始化期間（此處顯示的示例）或在類構造函數中分配變量。

該實現與前面的示例類似，不同之處在於它依賴公共語言運行庫來初始化變量。它仍然可以用來解決 Singleton 模式試圖解決的兩個基本問題：全局訪問和實例化控制。公共靜態屬性爲訪問實例提供了一個全局訪問點。此外，由於構造函數是私有的，因此不能在類本身以外實例化 Singleton 類；因此，變量引用的是可以在系統中存在的唯一的實例。
由於 Singleton 實例被私有靜態成員變量引用，因此在類首次被對 Instance 屬性的調用所引用之前，不會發生實例化。

4.要點知識

1. Singleton模式是限制而不是創建。
2. Singleton類中實例可以設置爲Protected供子類派生
3. Singleton考慮了對象創建的管理，沒有進行銷燬，就支持垃圾回收的平臺，就不用對銷燬進行管理。
4. 優點：阻止其他對象實例化自己的副本，保證所有對象訪問的唯一實例。
5. 缺點：使用Singleton模式時，開發人員不能有new，進行實例化。