單件模式

 一、基本概述

單件模式：確保一個類只有一個實例，並提供一個全局訪問點。

解析如下：

　　1）首先，該Singleton的構造函數必須是私有的，以保證客戶程式不會通過new()操作產生一個實例，達到實現單例的目的；

　　2）因為靜態變數的生命周期跟整個應用程式的生命周期是一樣的，所以可以定義一個私有的靜態全局變數uniqueInstance來保存該類的唯一實例；

　　3）必須提供一個全局函數訪問獲得該實例。

如下圖結構說明圖：

二、詳細說明

單件模式的創建，有三種方式。

1. 使用經典方式，存在一個問題，當有多個線程同時訪問時，會創建多個實例，違反了單件的本意。
2. 使用急切方式，如果應用程式總是創建並使用單件實例，或者在創建和運行時方面的負擔不太繁重，該方式可以使用。它的初始化交由靜態構造函數實現，並可以在運行時編譯。在這種模式下，無需自己解決線程安全性問題，CLR會給我們解決。由此可以看到這個類被載入時，會自動實例化這個類，而不用在第一次調用GetInstance()後才實例化出唯一的單例對象。
3. 使用懶惰（雙重檢查加鎖）方式，首先檢查是否實例已經創建，如果尚未創建，“才”進行同步。這樣一來，只有第一次會同步，同步中會再檢查是否實例已經創建。如果性能是你關心的重點，那麼這個做法可以幫你大大地減少GetInstance()的時間耗費。

問：難道我不能創建一個類，把所有的方法和變數都定義為靜態的，把類直接當作一個單件？

答：如果你的類自給自足，而且不依賴於複雜的初始化，那麼你可以這麼做。但是，因為靜態初始化的控制權是在CLR手上，這麼做有可能導致混亂，特別是當有許多類牽涉其中的時候。這麼做常常會造成一些微妙的、不容易發現的和初始化的次序有關的bug。除非你有絕對的必要使用類的單件，否則還是建議使用對象的單件，比較保險。

問：我還是不瞭解為何全局變數比單件模式差。

答：在.Net中，全局變數基本上就是對對象的靜態引用。在這樣的情況下使用全局變數會有一些缺點，我們已經提到了其中的一個，急切實例化VS延遲實例化。但是我們要記住這個模式的目的，確保類只有一個實例並提供全局訪問。全局變數可以提供全局訪問，但是不能確保只有一個實例。

三、代碼列表

public class Singleton
{
    //其他有用的單件數據

    private Singleton()
    {
    }

    //方式一：經典方式
    /*private static Singleton uniqueInstance;
    public static Singleton GetInstance()
    {
        if (uniqueInstance == null)
        {
            uniqueInstance = new Singleton();
        }
        return uniqueInstance;
    }*/

    //方式二：急切方式
    /*private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
    public static Singleton GetInstance()
    {
        return uniqueInstance;
    }*/

    //方式三：雙重檢查加鎖方式
    /*private static Singleton uniqueInstance;
    public static Singleton GetInstance()
    {
        if (uniqueInstance == null)
        {
            lock (uniqueInstance)
            {
                if (uniqueInstance == null)
                {
                    uniqueInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
        //Interlocked類為多個線程共用的變數提供原子操作。
        //CompareExchange方法比較兩個對象是否相等，如果相等，則替換其中一個對象。
        //return Interlocked.CompareExchange(ref uniqueInstance, new Singleton(), null);
    }*/

    //其他有用的單件方法
}

---------------------------------以上內容根據《Head First 設計模式》進行整理