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