C#设计模式学习笔记-单例模式

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-08-01 18:07 185阅读 0赞

#  最近在学设计模式，学到创建型模式的时候，碰到单例模式（或叫单件模式），现在整理一下笔记。 #

在《Design Patterns：Elements of Resuable Object-Oriented Software》中的定义是：Ensure a class only has one instance，and provide a global point of access to。它的主要特点不是根据客户程序调用生成一个新的实例，而是控制某个类型的实例数量-唯一一个。（《设计模式-基于C\#的工程化实现及扩展》，王翔）。也就是说，单例模式就是保证在整个应用程序的生命周期中，在任何时刻，被指定的类只有一个实例，并为客户程序提供一个获取该实例的全局访问点。

一、经典模式：

![复制代码][copycode.gif]

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

![复制代码][copycode.gif]

解析如下：

1）首先，该Singleton的构造函数必须是私有的，以保证客户程序不会通过new（）操作产生一个实例，达到实现单例的目的；

2）因为静态变量的生命周期跟整个应用程序的生命周期是一样的，所以可以定义一个私有的静态全局变量instance来保存该类的唯一实例；

3）必须提供一个全局函数访问获得该实例，并且在该函数提供控制实例数量的功能，即通过if语句判断instance是否已被实例化，如果没有则可以同new（）创建一个实例；否则，直接向客户返回一个实例。

在这种经典模式下，没有考虑线程并发获取实例问题，即可能出现两个线程同时获取instance实例，且此时其为null时，就会出现两个线程分别创建了instance，违反了单例规则。因此，需对上面代码修改。

二、多线程下的单例模式

1、Lazy模式

![复制代码][copycode.gif]

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;
           }
    }

![复制代码][copycode.gif]

上述代码使用了双重锁方式较好地解决了多线程下的单例模式实现。先看内层的if语句块，使用这个语句块时，先进行加锁操作，保证只有一个线程可以访问该语句块，进而保证只创建了一个实例。再看外层的if语句块，这使得每个线程欲获取实例时不必每次都得加锁，因为只有实例为空时（即需要创建一个实例），才需加锁创建，若果已存在一个实例，就直接返回该实例，节省了性能开销。

2、饿汉模式

这种模式的特点是自己主动实例。

![复制代码][copycode.gif]

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

![复制代码][copycode.gif]

上面使用的readonly关键可以跟static一起使用，用于指定该常量是类别级的，它的初始化交由静态构造函数实现，并可以在运行时编译。在这种模式下，无需自己解决线程安全性问题，CLR会给我们解决。由此可以看到这个类被加载时，会自动实例化这个类，而不用在第一次调用GetInstance()后才实例化出唯一的单例对象。

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