设计模式初学者系列-单件模式

本系列文章目录  本文章首发在IT168技术频道,有修改 点击这里查看

    在一个系统中,往往有一些服务只需要它们在整个系统中存在一个实例,并且在系统的任何角落都可以访问它。这样,单件模式出现了。比如在上一篇抽象工厂模式中,在一个系统中往往只有一个工厂,这样我们可以引入单件模式来解决这个问题。
对于单件模式的定义是:只允许系统中有一个实例存在,并且为该实例提供一个全局的访问点

一、单件模式介绍以及其原版
单件模式原版例子如下:

 1public class Singleton
 2{
 3    private static Singleton _instance = null;
 4    //将构造函数设为private,防止客户代码通过new实例化对象
 5    private Singleton()
 6    {
 7    }

 8    public static Singleton CreateInstance()
 9    {
10        //这是一种Lazy Initialization,等到第一次使用的时候才消费,对
11        //内存占用大的单件类可以采用
12            if(_instance == null)
13            _instance = new Singleton();
14        return _instance;
15    }

16}

二、在多线程环境中的单件模式

    但是,这样的实现在多线程的情况下并不能保证一定是实例化一个实例。比如有两个线程现在同时在判断if(_instance == null),这个时候它们得到的肯定都是true值,这个时候两个线程都会进入if块内,从而实例化出两个Singleton的实例

    如下改进代码:

 1public class Singleton
 2{
 3    private static Singleton _instance = null;
 4    private static readonly object lockHelper = new object();
 5    private Singleton()
 6    {
 7    }

 8    public static Singleton CreateInstance()
 9    {
10        lock(lockHelper)
11        {
12            if(_instance == null)
13                _instance = new Singleton();
14            return _instance;
15        }

16    }

17}

使用了lock之后,被lock的区块每次只允许一个线程进入,这样就保证了只实例化一个对象。但是,每次都进行判断之前都要经过lock锁定,然后一个线程进入判断_instance是否等于null,这是非常耗时的,这样就出现了double check的机制,如下:
 1public class Singleton
 2{
 3    private static Singleton _instance = null;
 4    private static readonly object lockHelper = new object();
 5    private Singleton()
 6    {
 7    }

 8    public static Singleton CreateInstance()
 9    {
10        //这样lock以及lock块内的代码只会在第一次调用CreateInstance方法的时候执行,
11        //第一次调用该方法后_instance就不再为null了,if块内的代码就无须执行了
12        if(_instance == null)
13        {
14            lock(lockHelper)
15            {
16                if(_instance == null)
17                    _instance = new Singleton();
18            }

19        }

20        return _instance;
21    }

22}
实际上在很多地方我们可以采用另外一种初始化的方式,特别对于哪些实时系统或者哪些系统随时都会用的类(比如系统配置类),我们用另外一种实现方法就不需要考虑线程安全的问题了,它们的线程安全由.net运行时为我们作保证。
 1public class Singleton
 2{
 3    //先实例化出一个实例再说
 4    private static Singleton _instance = new Singleton();
 5        private Singleton(){}
 6    public static Singleton CreateInstance()
 7    {
 8        return _instance;
 9    }

10}

三、模式之间的关系

    在上一篇里我们讨论了抽象工厂模式,在实际应用中我们常常只允许一个系统中拥有一个工厂类。假如这个地区只有一个麦当劳餐厅,如果你的朋友询问你现在的位置,你回答说:“我在麦当劳。”那么你的朋友肯定知道你现在的方位能很快找到你。
如何向上面哪个抽象工厂的例子添加单件的实现呢?留给各位同学课后练习。

四、现实中的单件模式

    单件模式一般用在什么地方呢?

    一般我们的系统都有一个配置文件,需要一个配置类读取这个配置文件供系统使用,一个系统有且仅有一个这样类的实例,而且在系统的任何地方都可以访问到,也就是有一个全局的访问点。

 有的时候,一个桌面软件只允许启动一个实例,多次点击只打开一个窗体,特别是在主窗体是Mdi窗体的时候,还要打开子窗体,我们常常希望每一种子窗体只能一个实例(比如像word这样的),当然我们可以在点击菜单的事件处理函数里进行判断,但是如果将这种单例的保证放在子窗体里面不是更可取么,我们可以用单件模式实现,代码如下:

 1public class ChildForm : Form
 2{
 3    private static ChildForm _form;
 4    private ChildForm()
 5    {
 6        InitializeComponent();
 7    }

 8    public static ChildForm GetInstance()
 9    {
10        //注意,这里不仅仅要判断对象引用是否为null,还要判断该窗体句柄是否已经释放
11        if(_form == null && _form.IsDisposed)
12            _form = new ChildForm();
13        return _form;
14    }

15}

构造函数设为私有了,在打开这个窗体的方法里我们这样写:
ChildForm form = ChildForm.GetInstance();
form.Show();

这样就可以保证这个子窗体只显示一次了

单件设计模式是一个看起来非常容易的模式,但是其相关讨论非常多,要使用好单件模式各位同学还要查一些更多的材料。
今天的单件就到这里吧,我省略了对单件进行子类扩展的时候的内容,因为到目前为止我还没有碰到这样的情况。
posted @ 2007-10-07 12:04 横刀天笑 阅读(2878) 评论(19)  编辑 收藏 所属分类: 设计模式初学者系列

  回复  引用    
#1楼 2007-10-07 12:16 | dearMAY [未注册用户]
别发了,要发也发到新手区吧,无语了!
  回复  引用  查看    
#2楼 [楼主]2007-10-07 12:23 | 横刀天笑      
呵呵,谢谢 dearMAY的建议,我想牛人都是想我这样成长起来的,就给我个机会,我也锻炼下嘛,呵呵

我想下次我也许会写的更好一点
  回复  引用  查看    
#3楼 2007-10-07 13:11 | 简爱      
个人观点:
一个好的程序员应该这样,多向高人看齐,少给同等水平的人评论除非是探讨,多给新人鼓励.
用心写的就应该支持!
  回复  引用    
#4楼 2007-10-07 18:18 | 路过 [未注册用户]
不太同意 #2楼 [楼主] 2007-10-07 12:23 横刀天笑 的观点。

#3楼 2007-10-07 13:11 简爱 说的不错。



  回复  引用  查看    
#5楼 2007-10-07 20:35 | 包建强      
老弟,你这篇写得不是很好,建议你参考一下我的Blog,关于这个模式的
  回复  引用  查看    
#6楼 2007-10-07 21:21 | 一箭      
道理说的是对的。不过个人对你两个例子有一些看法:
配置文件的应用,固然是可以采用单例模式,可如果不采用单例模式又有什么关系?我想系统照样可以安全稳定的运行。ConfigurationManager这个类,我想大家都应该知道,你调用其中方法的时候,你可以测试一下,有没有使用单例模式?我估计没有(我没验证过)。就拿配置文件来说,你完全可以用静态类的静态属性或方法来实现全局访问。因此,我觉得在这里使用单例模式,是不是有点误用的可能。
窗体的问题,其实个人觉得最佳方案是不是考虑采用MVC的构架,用一个Controller来控制是不是新建一个窗体来显示,是不是更好?当然,你这边用单例模式是没有错,不过,总感觉不对劲。
  回复  引用  查看    
#7楼 [楼主]2007-10-08 00:26 | 横刀天笑      
to 包建强 好的,我一定看的,谢谢
to 一剑 配置文件的应用可以不采用单例,不采用程序也不会产生错误,但我认为那是一种逻辑的错误。ConfigurationManager本身就是一个静态类,里面的所有方法都是静态方法,也就是.net为它完成了单例的任务了,这又是单件模式在.net里面演化的一个样板。窗体问题,你说用MVC架构用一个Controller控制我还没有明白,能否给点DEMO?不过我觉得那样问题是不是更复杂化了?呵呵,谢谢你的建议。
  回复  引用  查看    
#8楼 2007-10-08 09:07 | 一箭      
使用静态的类和使用单例模式还是有很大区别。而且在实现单例模式时,可以运用到static的特性,可以不用按照你的方法来做。如果你有兴趣,可以看我的博客,我在那里有详细介绍。

至于MVC的问题,复杂与否还是看项目需求以及变化的情况而定。
  回复  引用    
#9楼 2007-10-08 09:46 | macou_1005 [未注册用户]
这一篇没有上一篇好,继续努力...
  回复  引用  查看    
#10楼 2007-10-08 15:20 | sfdingdang      
应该向上一篇那样,给出具体而形象的例子,呵呵
  回复  引用  查看    
#11楼 2007-10-08 16:28 | thh      
http://www.yoda.arachsys.com/csharp/singleton.html

在static ctor里也可以初始化。
  回复  引用  查看    
#12楼 2007-10-08 18:19 | Artech      
我还是比较喜欢使用Static Readonly Field的形式,不用考虑多线程安全:)
  回复  引用  查看    
#13楼 2007-10-08 19:10 | 蔡晓冰      
现在这类例子太多了。有自己的心得就好。

  回复  引用    
#14楼 2007-11-12 17:00 | jmwang [未注册用户]
if(_form == null && _form.IsDisposed)
如果_form 为null则_form.IsDisposed会抛出异常!
  回复  引用    
#15楼 2008-01-24 01:15 | EricYou [未注册用户]
如果要自己写缓存的话,单件模式也会很有用!
  回复  引用  查看    
#16楼 [楼主]2008-01-25 12:34 | 横刀天笑      
@jmwang Sorry,这里应该是 || 操作

@EricYou -_-

标题  
姓名  
主页
Email (博主才能看到) 
验证码 *  看不清,换一张 [登录][注册]
内容(请不要发表任何与政治相关的内容)  
  登录  使用高级评论  新用户注册  返回页首  恢复上次提交      
该文被作者在 2007-11-01 15:14 编辑过


相关链接: