单例模式

对于系统中的某些类来说，只有一个实例很重要，例如，一个系统中可以存在多个打印任务，但是只能有一个正在工作的任务；一个系统只能有一个窗口管理器或文件系统；一个系统只能有一个计时工具或ID(序号)生成器。如在Windows中就只能打开一个任务管理器。如果不使用机制对窗口对象进行唯一化，将弹出多个窗口，如果这些窗口显示的内容完全一致，则是重复对象，浪费内存资源；如果这些窗口显示的内容不一致，则意味着在某一瞬间系统有多个状态，与实际不符，也会给用户带来误解，不知道哪一个才是真实的状态。因此有时确保系统中某个对象的唯一性即一个类只能有一个实例非常重要。^[3]

如何保证一个类只有一个实例并且这个实例易于被访问呢？定义一个全局变量可以确保对象随时都可以被访问，但不能防止我们实例化多个对象。一个更好的解决办法是让类自身负责保存它的唯一实例。这个类可以保证没有其他实例被创建，并且它可以提供一个访问该实例的方法。这就是单例模式的模式动机。

 

一般情况下我们会有两种做法，第一种建一个静态类，第二种就是今天我要说的键一个单例类

显然单例模式的要点有三个；一是某个类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须自行向整个系统提供这个实例。

 

从具体实现角度来说，就是以下三点：

一、单例模式的类只提供私有的构造函数。

二、类定义中含有一个该类的静态私有对象。

三、该类提供了一个静态的共有的函数用于创建或获取它本身的静态私有对象。

 

 

一、经典模式：

public class Singleton
{
        private static Singleton instance;

        private Singleton()
        {
        
        }

        public static Singleton GetInstance()
        {
                if(instance==null)
                {
                        instance=new Singleton();
                }
                return instance;
        }
}

解析如下：

　　1）首先，该Singleton的构造函数必须是私有的，以保证客户程序不会通过new（）操作产生一个实例，达到实现单例的目的；

　　2）因为静态变量的生命周期跟整个应用程序的生命周期是一样的，所以可以定义一个私有的静态全局变量instance来保存该类的唯一实例；

　　3）必须提供一个全局函数访问获得该实例，并且在该函数提供控制实例数量的功能，即通过if语句判断instance是否已被实例化，如果没有则可以同new（）创建一个实例；否则，直接向客户返回一个实例。

　　在这种经典模式下，没有考虑线程并发获取实例问题，即可能出现两个线程同时获取instance实例，且此时其为null时，就会出现两个线程分别创建了instance，违反了单例规则。因此，需对上面代码修改。

 

二、多线程下的单例模式

1、Lazy模式

public class Singleton
{
       private static Singleton instance;
       private static object _lock=new object();

       private Singleton()
       {

       }

       public static Singleton GetInstance()
       {
               if(instance==null)
               {
                      lock(_lock)
                      {
                             if(instance==null)
                             {
                                     instance=new Singleton();
                             }
                      }
               }
               return instance;
       }
}

上述代码使用了双重锁方式较好地解决了多线程下的单例模式实现。先看内层的if语句块，使用这个语句块时，先进行加锁操作，保证只有一个线程可以访问该语句块，进而保证只创建了一个实例。再看外层的if语句块，这使得每个线程欲获取实例时不必每次都得加锁，因为只有实例为空时（即需要创建一个实例），才需加锁创建，若果已存在一个实例，就直接返回该实例，节省了性能开销。

 

2、饿汉模式

　　这种模式的特点是自己主动实例。

public sealed class Singleton
{
        private static readonly Singleton instance=new Singleton();
 
        private Singleton()
        {
        }

        public static Singleton GetInstance()
        {
               return instance;
        }
}

上面使用的readonly关键可以跟static一起使用，用于指定该常量是类别级的，它的初始化交由静态构造函数实现，并可以在运行时编译。在这种模式下，无需自己解决线程安全性问题，CLR会给我们解决。由此可以看到这个类被加载时，会自动实例化这个类，而不用在第一次调用GetInstance()后才实例化出唯一的单例对象。

 

饿汉模式小例：

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            singleClass s1 = singleClass.getSingleClass();
            singleClass s2 = singleClass.getSingleClass();   //已经实例化过一次了不会再实例化了        
             
 
            Console.ReadLine();
        }
    }
    public class singleClass
    {
        private static singleClass singleC = new singleClass();
        private singleClass()// 在整个程序运行过程中只实例化一次
        {
            id = "001";
            name = "ERP";
            Console.WriteLine("singleClass run");
        }
        public static singleClass getSingleClass()
        {            
            return singleC;
        }
 
        private static string id;
        public static string ID
        {
            get
            {
                return id;
            }
        }
 
        private static string name;
        public static string Name
        {
            get
            {
                return name;
            }
        }
    }