【23種設計模式】單例模式（一）

前言：

　　單例模式是創建型模式5種中的第1種，關註對象的創建， 保證一個類僅有一個實例，並且提供一個全局訪問點。在軟體系統中，經常有這樣一些特殊的類，必須保證它們在系統中只存在一個實例，才能確保它們的邏輯正確性、以及良好的效率。如何繞過常規的構造器，提供一種機制來保證一個類只創建一個實例？

一、應用場景：

• 要求生產唯一序列號。
• WEB 中的計數器，比如不用每次刷新都在資料庫裡加一次，用單例先緩存起來。
• 創建的多個對象需要消耗的資源過多，比如 I/O 與資料庫的連接等。

二、創建與實現：

以下提供兩種情景實現方式，分別是單線程訪問和多線程訪問：

單線程實現：

定義：

 public class SingleObject
    {
        #region 第一種寫法

        /// <summary>
        /// 創建 SingleObject 的一個對象
        /// </summary>
        private static SingleObject instance = new SingleObject();

        /// <summary>
        /// 讓構造函數為 private，這樣該類就不會被實例化
        /// </summary>
        private SingleObject() { }


        /// <summary>
        /// 獲取全局唯一對象
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static SingleObject getInstance()
        {
            return instance;
        }

        #endregion

        #region 另外一種寫法
        /// <summary>
        /// 創建 SingleObject 的一個空對象
        /// </summary>
        private static SingleObject instance2  = null;
        /// <summary>
        /// 獲取全局唯一對象
        /// </summary>
        public static SingleObject getInstance2
        {
            get
            {
                if (instance == null)
                {
                    instance = new SingleObject();
                }
                return instance2;
            }
        }

        #endregion
        /// <summary>
        /// 單例中定義的方法
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public string  showMessage()
        {
            return "這是單例設計模式返回的信息....";
        }
    }

全局單例訪問：

  //不合法的構造函數
    //編譯時錯誤：構造函數 SingleObject() 是不可見的
    //SingleObject object = new SingleObject();

    /// <summary>
    /// 獲取唯一可用的對象
    /// </summary>
    SingleObject object = SingleObject.getInstance();
 
    /// <summary>
    /// 調用返回消息
    /// </summary>
    string str =   object.showMessage();

說明：以上代碼在單線程情況下不會出現任何問題。但是在多線程的情況下卻不是安全的。如兩個線程同時運行到：

if (instance == null)

判斷是否被實例化，一個線程判斷為True後，在進行創建

instance = new Singleton();

之前，另一個線程也判斷(instance == null)，結果也為True。這樣就就違背了Singleton模式的原則，保證一個類僅有一個實例。

多線程實現：

定義：

class Singleton
    {
        /// <summary>
        /// 請註意一個關鍵字volatile，如果去掉這個關鍵字，還是有可能發生線程不是安全的。
        /// </summary>
        private static volatile Singleton instance = null;
        /// <summary>
        ///創建一個靜態鎖
        /// </summary>
        private static object lockHelper = new object();
        private Singleton() { }
        public static Singleton getSingleton
        {
            get
            {
                if (instance == null)
                {
                    lock (lockHelper)
                    {
                        if (instance == null)
                        {
                            instance = new Singleton();
                        }
                    }
                }
                return instance;
            }
        }
    }

說明：這種方式採用雙鎖機制，安全且在多線程情況下能保持高性能。雙檢鎖/雙重校驗鎖（DCL，即 double-checked locking）。此程式對多線程是安全的，使用了一個輔助對象lockHelper，保證只有一個線程創建實例，如果instance為空，保證只有一個線程創建唯一的一個實例。

instance = new Singleton();

（Double Check)請註意一個關鍵字volatile，如果去掉這個關鍵字，還是有可能發生線程不是安全的。volatile 保證嚴格意義的多線程編譯器在代碼編譯時對指令不進行微調。

三、優缺點分析：

優點:

• 在記憶體里只有一個實例，減少了記憶體的開銷，尤其是頻繁的創建和銷毀實例（比如管理首頁頁面緩存）。
• 避免對資源的多重占用（比如寫文件操作）。

缺點:

• 沒有介面，既不能繼承，又與單一職責原則衝突。一個類應該只關心內部邏輯，而不關心外面怎麼樣來實例化。

本文來自博客園，作者：碼農阿亮，轉載請註明原文鏈接：https://www.cnblogs.com/wml-it/p/17659188.html