C#設計模式學習筆記-單例模式

　　最近在學設計模式，學到建立型模式的時候，碰到單例模式（或叫單件模式），現在整理一下筆記。

　　在《Design Patterns：Elements of Resuable Object-Oriented Software》中的定義是：Ensure a class only has one instance，and provide a global point of access to。它的主要特點不是根據客戶程式調用產生一個新的執行個體，而是控制某個類型的執行個體數量-唯一一個。（《設計模式-基於C#的工程化實現及擴充》，王翔）。也就是說，單例模式就是保證在整個應用程式的生命週期中，在任何時刻，被指定的類只有一個執行個體，並為客戶程式提供一個擷取該執行個體的全域訪問點。

　　一、傳統模式：

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，該Singleton的建構函式必須是私人的，以保證客戶程式不會通過new（）操作產生一個執行個體，達到實現單例的目的；

　　2）因為靜態變數的生命週期跟整個應用程式的生命週期是一樣的，所以可以定義一個私人的靜態全域變數instance來儲存該類的唯一執行個體；

　　3）必須提供一個全域函數訪問獲得該執行個體，並且在該函數提供控制執行個體數量的功能，即通過if語句判斷instance是否已被執行個體化，如果沒有則可以同new（）建立一個執行個體；否則，直接向客戶返回一個執行個體。

　　在這種傳統模式下，沒有考慮線程並發擷取執行個體問題，即可能出現兩個線程同時擷取instance執行個體，且此時其為null時，就會出現兩個線程分別建立了instance，違反了單例規則。因此，需對上面代碼修改。

　　二、多線程下的單例模式

　　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;
       }
}

　　上述代碼使用了雙重鎖方式較好地解決了多線程下的單例模式實現。先看內層的if語句塊，使用這個語句塊時，先進行加鎖操作，保證只有一個線程可以訪問該語句塊，進而保證只建立了一個執行個體。再看外層的if語句塊，這使得每個線程欲擷取執行個體時不必每次都得加鎖，因為只有執行個體為空白時（即需要建立一個執行個體），才需加鎖建立，若果已存在一個執行個體，就直接返回該執行個體，節省了效能開銷。

　　2、餓漢模式

　　這種模式的特點是自己主動執行個體。

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關鍵可以跟static一起使用，用於指定該常量是類別級的，它的初始化交由靜態建構函式實現，並可以在運行時編譯。在這種模式下，無需自己解決執行緒安全性問題，CLR會給我們解決。由此可以看到這個類被載入時，會自動執行個體化這個類，而不用在第一次調用GetInstance()後才執行個體化出唯一的單例對象。