6. 单例模式（Singleton Pattern）

 

一、介绍

用途：在某些情况下，某些对象在整个程序运行的过程中只需要一个就可以了，或者不需要。举例：一台电脑可以连接多台打印机，但是当程序运行起来开始打印时，只允许一台打印机输出所打印的内容。

简单的来说，单例模式（单件模式）的作用是在保证在整个应用程序的生命周期中，任何时刻，单例类的实例只能存在一个（或者一个都不存在）。

作用：全局访问，实例化控制

 

设计模式结构图：

            

二、代码实现

C# 代码实现：

 

创建：

    /// <summary>
    /// 懒汉式单例模式
    /// </summary>
    public class SingletonV0
    {
        // 声明一个静态类的变量
        private static  SingletonV0 _singleton = null;
        //构造方法私有，防止外界用new()访问
        private SingletonV0(){}
        //通过此方法获取实例
        public static SingletonV0 GetInstance()
        {
            return _singleton ?? (_singleton = new SingletonV0());
        }

    }

 

使用：

 class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Singleton singletonOne = Singleton. GetInstance();
            Singleton singletonTwo = Singleton. GetInstance();
            if (singletonOne.Equals(singletonTwo))
            {
                Console.WriteLine("singletonOne 与 singletonTwo 代表同一个实例！");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("singletonOne 与 singletonTwo 代表不同的实例！");
            }
        }
    }  

 

输出结果：

三、总结

单例模式的特点：

1. 单例模式在程序的任何时刻都只有一个实例

2. 单例的构造函数是私有的，外部程序想要访问这个单例的话，只能通过GetInstance()来请求

3. 在GetInstance()内部实现 单例的不存在则创建，存在则返回

四、拓展

多线程情况下的单例模式：

 

以上代码看上去很简单，单例模式的代码量不会超过10行，但是在多线程情况下就蛋疼了，当第一个线程进来，判断singleton为null，正准备要创建，第二个线程也进来了，这时候if判断singleton为null，这就会创建两个singleton的实例。

 

解决方法：

既然是多线程进来的，那我们就可以考虑线程锁；让一个线程先进if语句块，然后在外面将if语句块加锁，当第二个线程再进来时，就会阻塞处于阻塞状态，直到第一个线程弯沉if判断并且创建了singleton实例，再判断singleton的存在与否，执行接下来的代码，这样就完美解决。

 

lock 是确保当一个线程位于代码的临界时，另一个线程不进入临界区，如果其他线程试图进入锁定代码时，则它将一直等待（直到该对象被释放）

 

代码修改如下：

 

 public static Singleton GetInstance() 
        {
            //下面使用了双重检查锁定
            //第一重判断
            if (singleton == null)
            {
                lock(syncObject)
                {
                    //第二重判断
                    //在这里可以保证只实例化一次，即使再次调用也不会创建新的实例
                    if (singleton == null)
                    {
                        singleton = new Singleton();
                    }
                }
            }
            
            return singleton;
        }  

 

 

懒汉式饿汉式单例类：

上述单例类为懒汉式单例类，因为只有调用GetInstance()才会创建singleton的实例，而下代码为饿汉式单例类

namespace Singleton
{
    public sealed class Singleton 
    { 
        private static readonly Singleton singleton = new Singleton();

        private Singleton() 
        {
        }
        public static Singleton GetInstance() 
        {
            return singleton;
        }
    }
}

 

在整个类被加载时，就会创建实例，而非调用GetInstance()再创建，故这是一种饿汉单例