c#設計模式-單例模式【轉】

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單例模式三種寫法：

 

第一種最簡單，但沒有考慮安全執行緒，在多線程時可能會出問題

public class Singleton{    private static Singleton _instance = null;    private Singleton(){}    public static Singleton CreateInstance()    {        if(_instance == null)        {            _instance = new Singleton();        }        return _instance;    }}

第二種考慮了安全執行緒，不過有點煩，但絕對是正規寫法，經典的一叉 

public class Singleton{    private volatile static Singleton _instance = null;    private static readonly object lockHelper = new object();    private Singleton(){}    public static Singleton CreateInstance()    {        if(_instance == null)        {            lock(lockHelper)            {                if(_instance == null)                     _instance = new Singleton();            }        }        return _instance;    }}

第三種可能是C#這樣的進階語言特有的，實在懶得出奇

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

一、 單例（Singleton）模式

單例模式的特點：

• 單例類只能有一個執行個體。
• 單例類必須自己建立自己的唯一執行個體。
• 單例類必須給所有其它對象提供這一執行個體。

單例模式應用：

• 每台電腦可以有若干個印表機，但只能有一個Printer Spooler，避免兩個列印工作同時輸出到印表機。
• 一個具有自動編號主鍵的表可以有多個使用者同時使用，但資料庫中只能有一個地方分配下一個主鍵編號。否則會出現主鍵重複。

二、 Singleton模式的結構：

Singleton模式包含的角色只有一個，就是Singleton。Singleton擁有一個私人建構函式，確保使用者無法通過new直接執行個體它。除此之外，該模式中包含一個靜態私人成員變數instance與靜態公有方法Instance()。Instance方法負責檢驗並執行個體化自己，然後儲存在靜態成員變數中，以確保只有一個執行個體被建立。（關於線程問題以及C#所特有的Singleton將在後面詳細論述）。

三、 程式舉例：

該程式示範了Singleton的結構，本身不具有任何實際價值。

// Singleton pattern -- Structural example  using System;// "Singleton"class Singleton{  // Fields  private static Singleton instance;  // Constructor  protected Singleton() {}  // Methods  public static Singleton Instance()  {    // Uses "Lazy initialization"    if( instance == null )      instance = new Singleton();    return instance;  }}/// <summary>/// Client test/// </summary>public class Client{  public static void Main()  {    // Constructor is protected -- cannot use new    Singleton s1 = Singleton.Instance();    Singleton s2 = Singleton.Instance();    if( s1 == s2 )      Console.WriteLine( "The same instance" );  }}

四、 在什麼情形下使用單例模式：

使用Singleton模式有一個必要條件：在一個系統要求一個類只有一個執行個體時才應當使用單例模式。反過來，如果一個類可以有幾個執行個體共存，就不要使用單例模式。

注意：

不要使用單例模式存取全域變數。這違背了單例模式的用意，最好放到對應類的靜態成員中。

不要將資料庫連接做成單例，因為一個系統可能會與資料庫有多個串連，並且在有串連池的情況下，應當儘可能及時釋放串連。Singleton模式由於使用靜態成員儲存類執行個體，所以可能會造成資源無法及時釋放，帶來問題。

五、 Singleton模式在實際系統中的實現

下面這段Singleton代碼示範了負載平衡對象。在負載平衡模型中，有多台伺服器可提供服務，任務分配器隨機挑選一台伺服器提供服務，以確保任務均衡（實際情況比這個複雜的多）。這裡，任務分配執行個體只能有一個，負責挑選伺服器並分配任務。

// Singleton pattern -- Real World example  using System;using System.Collections;using System.Threading;// "Singleton"class LoadBalancer{  // Fields  private static LoadBalancer balancer;  private ArrayList servers = new ArrayList();  private Random random = new Random();  // Constructors (protected)  protected LoadBalancer()  {    // List of available servers    servers.Add( "ServerI" );    servers.Add( "ServerII" );    servers.Add( "ServerIII" );    servers.Add( "ServerIV" );    servers.Add( "ServerV" );  }  // Methods  public static LoadBalancer GetLoadBalancer()  {    // Support multithreaded applications through    // "Double checked locking" pattern which avoids    // locking every time the method is invoked    if( balancer == null )    {      // Only one thread can obtain a mutex      Mutex mutex = new Mutex();      mutex.WaitOne();      if( balancer == null )        balancer = new LoadBalancer();      mutex.Close();    }    return balancer;  }  // Properties  public string Server  {    get    {      // Simple, but effective random load balancer      int r = random.Next( servers.Count );      return servers[ r ].ToString();    }  }}/// <summary>/// SingletonApp test/// </summary>///public class SingletonApp{  public static void Main( string[] args )  {    LoadBalancer b1 = LoadBalancer.GetLoadBalancer();    LoadBalancer b2 = LoadBalancer.GetLoadBalancer();    LoadBalancer b3 = LoadBalancer.GetLoadBalancer();    LoadBalancer b4 = LoadBalancer.GetLoadBalancer();    // Same instance?    if( (b1 == b2) && (b2 == b3) && (b3 == b4) )      Console.WriteLine( "Same instance" );    // Do the load balancing    Console.WriteLine( b1.Server );    Console.WriteLine( b2.Server );    Console.WriteLine( b3.Server );    Console.WriteLine( b4.Server );  }}

六、 C#中的Singleton模式

C#的獨特語言特性決定了C#擁有實現Singleton模式的獨特方法。這裡不再贅述原因，給出幾個結果：

方法一：

下面是利用.NET Framework平台優勢實現Singleton模式的代碼：

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

這使得代碼減少了許多，同時也解決了線程問題帶來的效能上損失。那麼它又是怎樣工作的呢？

注意到，Singleton類被聲明為sealed，以此保證它自己不會被繼承，其次沒有了Instance的方法，將原來_instance成員變數變成public readonly，並在聲明時被初始化。通過這些改變，我們確實得到了Singleton的模式，原因是在JIT的處理過程中，如果類中的static屬性被任何方法使用時，.NET Framework將對這個屬性進行初始化，於是在初始化Instance屬性的同時Singleton類執行個體得以建立和裝載。而私人的建構函式和readonly(唯讀)保證了Singleton不會被再次執行個體化，這正是Singleton設計模式的意圖。
（摘自：http://www.cnblogs.com/huqingyu/archive/2004/07/09/22721.aspx ）

不過這也帶來了一些問題，比如無法繼承，執行個體在程式一運行就被初始化，無法實現延遲初始化等。

詳細情況可以參考微軟MSDN文章：《Exploring the Singleton Design Pattern》

方法二：

既然方法一存在問題，我們還有其它辦法。

public sealed class Singleton{  Singleton()  {  }  public static Singleton GetInstance()  {    return Nested.instance;  }      class Nested  {    // Explicit static constructor to tell C# compiler    // not to mark type as beforefieldinit    static Nested()    {    }    internal static readonly Singleton instance = new Singleton();  }}

這實現了延遲初始化，並具有很多優勢，當然也存在一些缺點。詳細內容請訪問：《Implementing the Singleton Pattern in C#》。文章包含五種Singleton實現，就模式、線程、效率、延遲初始化等很多方面進行了詳細論述。

 

參考連結：http://blog.csdn.net/zhuangzhineng/article/details/3927455