單例模式及常見寫法分析（設計模式01）

保證一個類僅有一個執行個體，並提供一個該執行個體的全域訪問點。

——《設計模式》

單例模式的概念很簡單，下面以C#語言為例子，列出常見單例寫法的優缺點。

1、簡單實現

 public sealed class Singleton    {        static Singleton instance = null;        public void Show()        {            Console.WriteLine(  "instance function");        }        private Singleton()        {        }        public static Singleton Instance        {            get            {                if (instance == null)                {                    instance = new Singleton();                }                return instance;            }        }    }

評註：

對於線程來說不安全
單線程中已滿足要求
優點:
由於執行個體是在 Instance 屬性方法內部建立的，因此類可以使用附加功能
直到對象要求產生一個執行個體才執行執行個體化；這種方法稱為“惰性執行個體化”。惰性執行個體化避免了在應用程式啟動時執行個體化不必要的 singleton。

2、線程的安全

public sealed class Singleton    {        static Singleton instance = null;        private static readonly object padlock = new object();        private Singleton()        {        }        public static Singleton Instance        {            get            {                lock (padlock)                {                    if (instance == null)                    {                        instance = new Singleton();                    }                }                return instance;            }        }    }

評註：

同一個時刻加了鎖的那部分程式只有一個線程可以進入
對象執行個體由最先進入的那個線程建立
後來的線程在進入時（instence == null）為假，不會再去建立對象執行個體
增加了額外的開銷，損失了效能

3、雙重鎖定

 public sealed class Singleton    {        static Singleton instance = null;        private static readonly object padlock = new object();        private Singleton()        {        }        public static Singleton Instance        {            get            {                if (instance == null)                {                    lock (padlock)                    {                        if (instance == null)                        {                            instance = new Singleton();                        }                    }                }                return instance;            }        }    }

評註：

多安全執行緒
線程不是每次都加鎖
允許執行個體化延遲到第一次訪問對象時發生

4、靜態初始化

 public sealed class Singleton    {        private static readonly Singleton instance = null;        static Singleton()        {            instance = new Singleton();        }        private Singleton()        {        }        public static Singleton Instance        {            get            {                return instance;            }        }    }

評註：

依賴公用語言運行庫負責處理變數初始化
公用靜態屬性為訪問執行個體提供了一個全域訪問點
對執行個體化機制的控制權較少(.NET代為實現)
靜態初始化是在 .NET 中實現 Singleton 的首選方法

小註：

靜態建構函式既沒有存取修飾詞，C#會自動把他們標記為private，之所以必須標記為private，

是為了阻止開發人員寫的代碼調用它，對它的調用總是由CLR負責的。

5、延遲初始化

public sealed class Singleton    {        private Singleton()        {        }        public static Singleton Instance        {            get            {                return Nested.instance;            }        }        public static void Hello()        {        }        private class Nested        {            internal static readonly Singleton instance = null;            static Nested()            {                instance = new Singleton();            }        }    }

評註：

初始化工作由Nested類的一個靜態成員來完成，這樣就實現了延遲初始化。

由於靜態函數的調用時機，是在類被執行個體化或者靜態成員被調用的時候進行調用，並且是由.net架構來調用靜態建構函式來初始化靜態成員變數，所以，如果按照寫法四來寫，再調用Hello方法的時候，就會執行個體化出來Singleton執行個體，這不是我們想看到的，因為我們有可能只是想用Hello方法，而不是別的。

注意事項：

1、Singleton模式中的執行個體構造器可以設定為protected以允許子類派生。
2、Singleton模式一般不要支援ICloneable介面，因為這可能會導致多個對象執行個體，與Singleton模式的初衷違背。
3、Singleton模式一般不要支援序列化，因為這也有可能導致多個對象執行個體，同樣與Singleton模式的初衷違背。
4、Singletom模式只考慮到了對象建立的管理，沒有考慮對象銷毀的管理。就支援記憶體回收的平台和對象的開銷來講，我們一般沒有必要對其銷毀進行特殊的管理。

總結：

1、Singleton模式是限制而不是改進類的建立。
2、理解和擴充Singleton模式的核心是“如何控制使用者使用new對一個類的構造器的任意調用”。
3、可以很簡單的修改一個Singleton，使它有少數幾個執行個體，這樣做是允許的而且是有意義的。

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