设计模式 单件模式（Signleton Pattern）

    尽管在某种程度上，单件模式是限制而不是改进类的创建，但它仍和其他创建模式分在一组。单件模式可以保证一类有且只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点，在程序设计过程中，有很多情况需要确保一个类只能有一个实例。例如系统中能有一个窗口管理器，一个数据库引擎的访问点。PC机中可能有几个串口，但只能有一个COM1实例。
使用静态方法创建单件
    让一个类只有一个实例，最容易的方法就是在类中嵌入一个静态变量，并在第一个类实例中设置改变量，而且每次进入构造函数都要检查。不管类有多少实例，静态变量只能有一个实例。为了防止类被多次实例化，我们把构造函数声明为私有的，这样只能在类的静态方法里创建一个实例。下面创建一个
getSpooler方法，返回Spooler的一个实例，如果类已经被实例化，返回值为null。

using System;

namespace GlobalSpooler
{
    /// <summary>
/// Summary description for Spooler.
/// </summary>
    public class Spooler     {
        private static bool instance_flag= false;
        private Spooler()  {
        }
        public static Spooler getSpooler() {
            if (! instance_flag) 
                return new Spooler ();
            else
                return null;
        }

    }
}

　　这中方法的主要优点是，如果单件存在了，不需要考虑异常处理，因为只不过getSpooler方法返回一个空值而已。

Spooler sp1 = Spooler.getSpooler();
if (sp1 != null)
Console.WriteLine ("Got 1 spooler");
Spooler sp2 = Spooler.getSpooler ();
if (sp2 == null)
Console.WriteLine ("Can\'t get spooler");

如果视图直接创建Spoolet类的实例，编译会失败，因为构造函数被声明为私有的。

//fails at compile time
Spooler sp3 = new Spooler ();

最后，如果需要修改程序，允许该类有两个或者三个实例，则修改spooler类可以很容易实现这一点。
    
异常与实例
    前面方法有个缺点，需要程序员检查方法的返回值，以确保它不为空。让程序员始终记得去检查错误的设想是导致失败的开始，应该尽量避免。我们换种方法，创建一个这样的类，如果视图多次实例化该类，它会抛出一个异常，这时才需要程序员采取行动，因而这时一个安全的方法，这里先为这个例子创建异常类。

using System;

namespace singleSpooler
{
    /// <summary>
/// Summary description for SingletonException.
/// </summary>
    public class SingletonException:Exception     {
        //new exception type for singleton classes
        public SingletonException(string s):base(s) {    
        }
    }
}

抛出异常
接下来给出PrintSpooler类的框架。这里略去打印方法，只集中在单件模式

using System;

namespace singleSpooler
{
    /// <summary>
/// Prototype of Spooler Singleton
/// such that only one instane can ever exist.
/// </summary>
    public class Spooler     {
        static bool instance_flag = false; //true if one instance
        public Spooler()  {
        if (instance_flag)
            throw new SingletonException("Only one printer allowed");
        else
            instance_flag=true;     //set flag for one instance
        Console.WriteLine ("printer opened");
        }
    }
}

创建一个实例
我们已经在PrintSpooler类里创建了一个简单的单件模式，接下来就去了解如果使用它

using System;

namespace singleSpooler
{
    /// <summary>
/// Summary description for Class1.
/// </summary>
    public class singleSpooler     {
        static void Main(string[] args) { 
            Spooler pr1, pr2;
      //open one printer--this should always work
      Console.WriteLine ("Opening one spooler");
      try {
        pr1 = new Spooler();
      }
      catch (SingletonException e)    {
          Console.WriteLine (e.Message);
      }
      //try to open another printer --should fail
      Console.WriteLine ("Opening two spoolers");
      try{
          pr2 = new Spooler();
      }
      catch (SingletonException e) {
          Console.WriteLine (e.Message);
      }
}
    }
}

执行结果

提供一个单件的全局访问点
    由于使用电击模式提供一个类的全局访问点，即使C#中没有全局变量，设计程序是也必须为整个程序提供引用单件方法。一种解决方案是在程序的开头创建单件模式，并将其作为参数传递到使用它的类中。这种方法的 缺点是，在某次程序运行中，可能不需要所有的单件，这样会影响程序的性能。

prl = iSpooler.Instance();
Customers cust = new Customers(prl);

    另一种更灵活的解决方案是，在程序中创建一个所有单件类的注册表，并使用注册表始终是可用的，每一次实例化一个组件，都将其记录在注册表中。程序的任何部分都是用标示符串访问任何一个单件实例，并能取回相应的实例变量。注册表的缺点是减少了类型检查，因为注册表中的单件可能把所有的单件都保存成对象型，例如，Hashtable中的对象类型，另外，注册表本身可能也是一个单件，必须使用构造函数或者其他set函数吧它传递给程序的所有部分。提供一个全局访问点的最常用的方式就是使用类的静态方法。类名始终是可用的，静态方法只能由类调用不能由类的实例调用，所以不管程序中有多少方法调用该方法，永远只能有一个这样的实例。


单例模式的其他效果
1.子类化一个单件很难，因为只有在基类单件没有实例化时，才能实现这一点。
2.可能很容易修改一个单件，使它有少数几个实例，这样做事允许的而且有意义的。