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

//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。

//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()
    {
    }

}

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

1. Singleton模式是限制而不是创建。
2. Singleton类中实例可以设置为Protected供子类派生
3. 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。
4. 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。
5. 缺点：使用Singleton模式时，开发人员不能有new，进行实例化。