单例模式 简析

单例模式的意思就是只有一个实例。单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。这个类称为单例类

 

每台计算机可以有若干个打印机，但只能有一个Printer Spooler，以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干传真卡，但是只应该有一个软件负责管理传真卡，以避免出现两份传真作业同时传到传真卡中的情况。每台计算机可以有若干通信端口，系统应当集中管理这些通信端口，以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。 

问题描述：

        单例模式 Singleton Pattern

问题解决：

（1）单例模式简介：

Singleton模式要求一个类有且仅有一个实例，并且提供了一个全局的访问点。这就提出了一个问题：如何绕过常规的构造器，提供一种机制来保证一个类只有一个实例？客户程序在调用某一个类时，它是不会考虑这个类是否只能有一个实例等问题的，所以，这应该是类设计者的责任，而不是类使用者的责任。

单例模式特点：

    （1.1）一个类有且仅有一个实例

    （1.2）类提供一个全局的访问点

        （2）单例模式的实现：

（2.1）简单实现：

 

上述实现的优点：

          （1）直到对象要求时，才进行实例的初始化，这种实现方法称为：“惰性实例化”，惰性实例化，避免了程序启动时创建不必要的Singleton。

上述实现的缺点：

           （1）这种实现对于多线程环境并不安全，可能实例化多个对象，例如可能存在两个线程进行instance==null的判断，然后创建两个单例对象，这就违背了单例模式的设计意图。

    （2.2）安全的线程：

 

以上的实现保证了单例对象在多线程的情况下只会创建一个，但是padlock增加了额外的开销

    （2.3）双重锁定

 

        这种实现方式对多线程来说是安全的，同时线程不是每次都加锁，只有判断对象实例没有被创建时它才加锁，有了我们上面第一部分的里面的分析，我们知道，加锁后还得再进行对象是否已被创建的判断。它解决了线程并发问题，同时避免在获取 Instance 的调用中都出现独占锁定。它还允许您将实例化延迟到第一次访问对象时发生。实际上，应用程序很少需要这种类型的实现。大多数情况下我们会用静态初始化。这种方式仍然有很多缺点：无法实现延迟初始化。

（2.4）静态初始化

 

        此实现中，将在第一次引用类的任何成员创建实例，该类标记为 sealed 以阻止发生派生，而派生可能会增加实例。此外，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。它仍然可以用来解决 Singleton 模式试图解决的两个基本问题：全局访问和实例化控制。公共静态属性为访问实例提供了一个全局访问点。此外，由于构造函数是私有的，因此不能在类本身以外实例化 Singleton 类；因此，变量引用的是可以在系统中存在的唯一的实例。

由于 Singleton 实例被私有静态成员变量引用，因此在类首次被对 Instance 属性的调用所引用之前，不会发生实例化。这种方法唯一的潜在缺点是，您对实例化机制的控制权较少。在 Design Patterns 形式中，您能够在实例化之前使用非默认的构造函数或执行其他任务。由于在此解决方案中由 .NET Framework 负责执行初始化，因此您没有这些选项。在大多数情况下，静态初始化是在 .NET 中实现 Singleton 的首选方法。

     （2.5）延迟初始化：

 

        （3）单例模式的优缺点：

 

        （4）单例模式适用情况和应用场景：

 

        （5）具体实例：

总结：

        Singleton设计模式是一个非常有用的机制，可用于在面向对象的应用程序中提供单个访问点。