设计模式--01单例模式

设计模式–01单例模式

引言：
经过一段时间的学习设计模式，自己总结一下，以前经常看博客中的大牛们写的，但是最终发现，自己不动手去写，很快就会忘记，最终决定自己写一写博客，一遍加深自己的理解。

1. 什么是设计模式？
   设计模式(Design Pattern)是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类的、代码设计经验的总结。

2. 写设计模式的目的？
   使用设计模式的目的:为了代码可重用性、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性，松耦合等。

3. 单例模式
   一.什么是单例模式？

通俗的讲：一个类一个实例一种实现方法。
官方的定义：确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点**

二.为什么会有单例模式呢？它在什么情况下使用呢？**

例如：电脑的任务管理器，它就是一个单例模式，同一时间只允许一个实例对其进行操作。自然在软件设计领域必须有这样的解决方案(因为软件设计也是现实生活中的抽象)，所以也就有了单例模式。

三.剖析单例模式的实现思路？
首先我会提问几个问题：
1.如何实现一个类只能有一个实例？ 定义一个私有静态变量来保存实例，定义一个私有的构造函数，使其不能实例化，用private【保证不能创建该类的实例】
2.如何提供一个全局的访问站点？ 定义一个共有的方法提供一个全局访问站点
3.如何能够在多线程的情况下只有一个实例？ 定义静态私有变量，为什么要定义一个静态的呢？每个线程都有自己的线程栈，【定义为静态主要是为了在多线程确保类有一个实例】
弄明白这几个问题，那么写一个单例模式就Soeasy。

四.代码实现

一.单线程的情况

 public class SingletonMode
   {
 	  //私有化，静态变量确保只有一个实例
         private static SingletonMode uniqueInstance;
       //私有的构造函数，私有方法SingletonMode()来防止外界使用new来创建新的实例
         private SingletonMode()
          {
          }
          //提供一个全局的访问点
         public static SingletonMode GetInstance()
         {
            if (uniqueInstance == null)
            {
                uniqueInstance = new SingletonMode();
             }
            return uniqueInstance;
        }
   }

上述代码只适合单线程的情况，如果是多线程的情况下，同时会得到多个uniqueInstance实例，如果两个线程同时运行GetInstance方法时，且uniqueInstance == null同时为true的话，那就违背单例模式的初衷啦，对于多线程的解决方案，就是在同一个时间只有一个线程GetInstance运行就好啦，这就是线程同步的问题，具体的代码如下：
二.多线程：

 public class SingletonMode
   {
         //私有化，静态变量确保只有一个实例
	 private static SingletonMode uniqueInstance;
	 
	// 定义一个标识确保线程同步
	private static readonly object obj = new object();
	
	 //私有的构造函数，私有方法SingletonMode()来防止外界使用new来创建新的实例
	  private SingletonMode()
          {
          }
          
          //提供一个全局的访问点
	  public static SingletonMode GetInstance()
	      {
	      // 当第一个线程运行到这里时，此时会对locker对象 "加锁"，
            // 当第二个线程运行该方法时，首先检测到locker对象为"加锁"状态，该线程就会挂起等待第一个线程解锁
            // lock语句运行完之后（即线程运行完之后）会对该对象"解锁"
 	       lock (obj)
	          {
   	         if (uniqueInstance == null)
    	        {
         	       uniqueInstance = new SingletonMode();
      	       }
       	     return uniqueInstance;
     	     }
  	     }
   } 

上面这种解决方案确实可以解决多线程的问题,但是上面代码对于每个线程都会对线程辅助对象locker加锁之后再判断实例是否存在，对于这个操作完全没有必要的，因为当第一个线程创建了该类的实例之后，后面的线程此时只需要直接判断（uniqueInstancenull）为假，此时完全没必要对线程辅助对象加锁之后再去判断，所以上面的实现方式增加了额外的开销，损失了性能，为了改进上面实现方式的缺陷，我们只需要在lock语句前面加一句（uniqueInstancenull）的判断就可以避免锁所增加的额外开销，这种实现方式我们就叫它 “双重锁定”，下面具体看看实现代码的：

public class SingletonMode
   {
	  //私有化，静态变量确保只有一个实例
        private static SingletonMode uniqueInstance;
        
	// 定义一个标识确保线程同步
	private static readonly object obj = new object();
	
	 //私有的构造函数，私有方法SingletonMode()来防止外界使用new来创建新的实例
	  private SingletonMode()
          {
          }
         / /提供一个全局的访问点
	  public static SingletonMode GetInstance()
       {
            // 当第一个线程运行到这里时，此时会对locker对象 "加锁"，
            // 当第二个线程运行该方法时，首先检测到locker对象为"加锁"状态，该线程就会挂起等待第一个线程解锁
            // lock语句运行完之后（即线程运行完之后）会对该对象"解锁"
            // 双重锁定只需要一句判断就可以了
	       if(uniqueInstance  == null)
	       {
		   lock (obj)
      	     {
       	      if (uniqueInstance == null)
     	        {
        	         uniqueInstance = new SingletonMode();
       	       }
    	         return uniqueInstance;
           	}
        }
      }
   }