C# 設計模式-單例模式

C# 單例模式

一、定義：單例模式就是保證在整個應用程序的生命週期中，在任什麼時候刻，被指定的類只有一個實例，併爲客戶程序提供一個獲取該實例的全局訪問點。

首先來明確一個問題，那就是在某些狀況下，有些對象，咱們只須要一個就能夠了。

二、單例模式的優勢有：

（1）實例控制：單例模式會阻止其餘對象實例化其本身的單例對象的副本，從而確保全部對象都訪問惟一實例。

（2）靈活性：由於類控制了實例化過程，因此類能夠靈活更改實例化過程。

三、單例模式的缺點有：

（1）開銷：雖然數量不多，但若是每次對象請求引用時都要檢查是否存在類的實例，將仍然須要一些開銷。能夠經過使用靜態初始化解決此問題。

（2）可能的開發混淆：使用單例對象（尤爲在類庫中定義的對象）時，開發人員必須記住本身不能使用new關鍵字實例化對象。由於可能沒法訪問庫源代碼，所以應用程序開發人員可能會意外發現本身沒法直接實例化此類。

四、舉個栗子：

一臺計算機上能夠連好幾個打印機，可是這個計算機上的打印程序只能有一個，這裏就能夠經過單例模式來避免兩個打印做業同時輸出到打印機中，即在整個的打印過程當中我只有一個打印程序的實例。其實生活中也有多相似的例子，好比操做ATM機的時候，存錢和取錢的操做是不能同時作的，只能一個一個來完成；

5.代碼解析

第一種 最簡單，但沒有考慮線程安全，在多線程時可能會出問題.代碼以下

解析以下：

　　1）首先，該Singleton的構造函數必須是私有的，以保證客戶程序不會經過new（）操做產生一個實例，達到實現單例的目的；

　　2）由於靜態變量的生命週期跟整個應用程序的生命週期是同樣的，因此能夠定義一個私有的靜態全局變量instance來保存該類的惟一實例；

　　3）必須提供一個全局函數訪問得到該實例，而且在該函數提供控制實例數量的功能，即經過if語句判斷instance是否已被實例化，若是沒有則能夠同new（）建立一個實例；不然，直接向客戶返回一個實例。

　　在這種經典模式下，沒有考慮線程併發獲取實例問題，便可能出現兩個線程同時獲取instance實例，且此時其爲null時，就會出現兩個線程分別建立了instance，違反了單例規則。所以，下面代碼修改。

public class Singleton
{
        private static Singleton instance;

        private Singleton()
        {
        
        }

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

第二種 爲多線程下的單例模式，考慮了線程安全,代碼以下：

解析以下：

　　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，先進行加鎖操做，保證只有一個線程能夠訪問該語句塊，進而保證只建立了一個實例。

　　再看外層的if語句塊，這使得每一個線程欲獲取實例時沒必要每次都得加鎖，由於只有實例爲空時（即須要建立一個實例），才需加鎖建立，若果已存在一個實例，就直接返回該實例，節省了性能開銷。

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;
       }
}

第三種 餓漢模式

Eager Singleton(餓漢式單例類)，其靜態成員在類加載時就被初始化，此時類的私有構造函數被調用，單例類的惟一實例就被建立

這種模式的特色是本身主動實例，代碼以下

使用的readonly關鍵能夠跟static一塊兒使用，用於指定該常量是類別級的，它的初始化交由靜態構造函數實現，並能夠在運行時編譯。在這種模式下，無需本身解決線程安全性問題，CLR會給咱們解決。由此能夠看到這個類被加載時，會自動實例化這個類，而不用在第一次調用GetInstance()後才實例化出惟一的單例對象。

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

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

第四種 懶漢模式

 Lazy Singleton（懶漢式單例類），其類的惟一實例在真正調用時才被建立，而不是類加載時就被建立。因此Lazy Singleton不是線程安全的。

public class Singleton
{ 
    private static Singleton singleton = null; 
    public static Singleton getInstance(){ 
       if(singleton==null){ 
                singleton = new Singleton(); 
          } 
     return singleton; 
    } 
} 

總結：

單例中懶漢和餓漢的本質區別在於如下幾點：

一、餓漢式是線程安全的,在類建立的同時就已經建立好一個靜態的對象供系統使用,之後不在改變。懶漢式若是在建立實例對象時不加上synchronized則會致使對對象的訪問不是線程安全的。

二、從實現方式來說他們最大的區別就是懶漢式是延時加載,他是在須要的時候才建立對象,而餓漢式在虛擬機啓動的時候就會建立，餓漢式無需關注多線程問題，寫法簡單明瞭，能用則用。可是它是加載類時建立實例。因此若是是一個工廠模式，緩存了不少實例，那麼就得考慮效率問題，由於這個類一加載則把全部實例無論用不用一塊建立。

三、二者創建單例對象的時間不一樣。「懶漢式」是在你真正用到的時候纔去建這個單例對象，「餓漢式」是在無論用不用得上，一開始就創建這個單例對象。

 ok，今天的分享到這了，若是有疑問的能夠留言，講的不對的歡迎指出！！！