第一式、单例模式-Singleton模式（建立型）

1、简介

单例模式主要用的做用是用于保证程序运行中某个类只有一个实例，并提供一个全局入口点。单例模式（Singleton）为GOF阐述的标准24种设计模式中最简单的一个。但随着时间推移，GOF所阐述的单例实现已不能彻底知足实际应用。

"ensure a class has only one instance, and provide a global point of access to it"

2、动机（应用场景）

几乎在每一个应用程序中，都须要有一个从中进行全局访问和维护某种类型数据的区域。 在面向对象的 (OO) 系统中也有这种状况，在此类系统中，在任何给定时间只应运行一个类或某个类的一组预约义数量的实例。

一、当使用某个类来维护增量计数器时，此简单的计数器类须要跟踪在多个应用程序领域中使用的整数值。 此类须要可以增长该计数器并返回当前的值。 对于这种状况，所需的类行为应该仅使用一个类实例来维护该整数，而不是使用其它类实例来维护该整数。
二、每台计算机能够有若干个打印机，但只能有一个Printer Spooler，避免两个打印做业同时输出到打印机。
三、PC机中可能有几个串口，但只能有一个COM1口的实例。
四、系统中只能有一个窗口管理器。
5.NET Remoting中服务器激活对象中的Sigleton对象，确保全部的客户程序的请求都只有一个实例来处理。
6.应用程序的日志应用，通常都何用单例模式实现，这通常是因为共享的日志文件一直处于打开状态，由于只能有一个实例去操做，不然内容很差追加。

3、C#实现

一、单线程实现

单线程单例模式实现/** *单例模式的单线程实现。没法保证单线程模式下只产出惟一的一个实例。 */
Class Singleton 
{
	private static Singleton Instance;
	//将构造函数定义为private防止该类在外部被实例化
	//如需有将此类定义可继承的，则可将private更改成protected
	private Singleton(){}
	
	public static Singleton GetInstance()
	{
		//当处于多线程环境时，可能存在多个线程在因为代码执行的顺序致使
		//多个线程生成多个实例，而违背该模式的初衷
		if(Instance==null)
		{
			Instance=new Singleton();
		}
		return Instance;
	}	
}

能够说是一个标准的单例的代码。

优势：

• 因为实例是在 Instance 属性方法内部建立的，所以类可使用附加功能（例如，对子类进行实例化），即便它可能引入不想要的依赖性。

• 直到对象要求产生一个实例才执行实例化；这种方法称为"懒实例化"。懒实例化避免了在应用程序启动时实例化没必要要的 singleton。

缺点：

      多线程环境下它是不安全的。若是执行过程的不一样线程同时进入 Instance 属性方法，那么可能会建立多个 Singleton 对象实例。每一个线程都会执行下列语句，并决定必须建立新的实例。

二、多线程实现

多线程单例模式实现class Singleton 
{
   //volatile关键字。 这应该告诉编译器不要对代码从新排序，而且放弃优化。确保只有在实例变量分配完成后才能访问实例变量。
   //防止因为编译器优化致使代码控制失效.
   private static volatile Singleton instance;
   //使用 syncRoot 实例来进行锁定（而不是锁定类型自己），以免发生死锁。
   private static object syncRoot = new Object();
   private Singleton() {}
   public static Singleton Instance
   {
      get 
      {
 //双重检验锁定- Double-Check Locking
 // double-check locking 方法解决了线程并发问题，同时避免在每一个 Instance 属性方法的调用中都出现独占锁定。
         if (instance == null) 
         {
            lock (syncRoot) 
            {
               if (instance == null) 
                  instance = new Singleton();
            }
         }
         return instance;
      }
   }
}

 

优势：因为实例的产生由本身控制，能够对非默认构造函数进行扩展、传参等操做。

缺点：实现相对复杂

三、C#简洁版

因为 C# 与公共语言运行库也提供了一种"静态初始化"方法，这种方法不须要开发人员显式地编写线程安全代码，便可解决多线程建立等问题。

 

简洁实现1public sealed class Singleton 
{ 
   //变量标记为 readonly，这意味着只能在静态初始化期间（此处显示的示例）或在类构造函数中分配变量。
   private static readonly Singleton instance = new Singleton(); 
   private Singleton(){} 
   public static Singleton Instance 
   { 
      get  
      { 
         return instance;  
      } 
   } 
} 

更简洁的方式：

简洁实现1public sealed class Singleton 
{ 
   public static readonly Singleton Instance = new Singleton(); 
   private Singleton(){} 
} 

 

由于静态构造函数是属于类的，而不属于任何一个实例，因此这个构造函数只会被执行一次，并且是在建立此类的第一个实例或引用任何静态成员以前，由.NET自动调用。

一、因为静态构造函数由.NET调用，因此不须要public和private等访问修饰符。

二、在建立第一个类实例或任何静态成员被引用时，.NET将自动调用静态构造函数来初始化类。（咱们没法调用，也不知道它什么时候被调用）

三、静态构造函数属于类，构造函数属于实例，他们并不冲突。静态构造函数只会运行一次。

 

缺点：因为在此解决方案中由 .NET Framework 负责执行初始化，没法在实例化以前使用非默认的构造函数或执行其余任务。在大多数状况下，静态初始化是在.NET 中实现 Singleton 的首选方法。

4、总结

单线程版、多线程版、简洁版有各自的应用，没有那种实现是最好的。

总结上述三种实现方法，以是否须要在建立单例实例时传参或执行其余任务分两类。即：

一、不须要执行其余任务

使用简洁版便可以保障在单线程、多线程都能安全使用的同时，代码量较少。

二、须要

通常状况下，均为单线程版。则使用单线程建立。若程序有多线程应用则应用使用双重检测的多线程实现。

 

 

参考文档：

http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ff650316.aspx

http://terrylee.cnblogs.com/archive/2005/12/09/293509.html