技術標籤：【設計模式】設計模式單例模式

目錄

一、定義：

二、特點：

三、優點：

四、缺點：

五、實現：

六、餓漢單例和懶漢單例區別

一、定義：

保證一個類僅有一個例項，並提供一個訪問它的全域性訪問點。

通常我們可以讓一個全域性變數使得一個物件被訪問，但它不能防止你例項化多個物件。一個最好的辦法就是，讓類自身負責儲存他的唯一例項。這個類可以保證沒有其他例項可以被建立，並且它可以提供一個訪問該例項的方法。

二、特點：

1.保證唯一例項物件；

2.該單例物件必須由單例類自行建立；

3.單例類對外提供一個訪問該單例的全域性訪問點；

三、優點：

1.保證唯一的例項化

2.單例模式因為Singleton類封裝它的唯一例項，這樣它可以嚴格地控制客戶怎樣訪問它以及何時訪問它。簡單地說就是對唯一例項的受控訪問

四、缺點：

1.單例模式的功能程式碼通常寫在一個類中，如果功能設計不合理，則很容易違背單一職責原則；

2.單例模式一般沒有介面，擴充套件困難。如果要擴充套件，則除了修改原來的程式碼，沒有第二種途徑，違背開閉原則；

3.單例模式的功能程式碼通常寫在一個類中，如果功能設計不合理，則很容易違背單一職責原則

五、實現：

①、單例模式

//Single類，定義一個GetInstance操作，允許客戶訪問它的唯一例項。GetInstance是一個靜態方法，主要負責建立自己的唯一例項
class LazySingleton
{
    //懶漢單例：在第一次被引用時，才會將自己例項化。
    private static LazySingleton instance;      //私有靜態的類變數
    private LazySingleton() { }                 //私有的構造方法，防止外界能夠new例項化它

    public static LazySingleton GetInstance()    //獲得例項靜態方法
    {
        if (instance == null)                   //判斷是否有例項
        {
            instance = new LazySingleton();     //建立例項
        }
        return instance;                        //返回例項
    }
}


//客戶端程式碼
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Singleton s1 = Singleton.GetInstance();
        Singleton s2 = Singleton.GetInstance();
        
        if (s1 == s2)                         //比較兩次例項化後物件的結果是否相同
        {
            Console.WriteLine("兩個物件是相同的例項");    
        }
        Console.Read();    
    }
}
 

這樣的話就滿足了單例的效果，保證只例項化一個類，客戶端通過那唯一可以訪問的GetInstance方法來訪問那一個例項。但如果是多個執行緒同時呼叫GetInstance方法，同時執行到了GetInstance方法這兒，它們都會去判斷有沒有被例項化，判斷都為True，那樣的話就建立了兩個例項，就違背了單例模式，不是一個單例。如何解決這樣一個問題呢？

②、多執行緒單例

//單例類
class MultiThreadSingleton
{
    private static MultiThreadSingleton instance;             //宣告靜態類變數
   
    private static readonly object syncRoot = new object();   //程式執行時建立一個靜態只讀的程序輔助物件
    private MultiThreadSingleton() { }                       //私有的構造方法，防止外界new例項化它

    public static MultiThreadSingleton GetInstance()         //建立例項方法
    {
        lock (syncRoot)                                      //加鎖，在同一個時刻加了鎖的那部分程式只有一個執行緒可以進入
        {
            if (instance == null)                           //判斷是否建立例項
            {
                instance = new MultiThreadSingleton();      //建立例項
            }
        }
        return instance;                                     //返回例項
    }
}

//客戶端程式碼
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        MultiThreadSingleton s1 = MultiThreadSingleton.GetInstance();   //呼叫單例類的GetInstance方法，獲得例項
        MultiThreadSingleton s2 = MultiThreadSingleton.GetInstance();   //呼叫單例類的GetInstance方法，獲得例項
        
        if (s1 == s2)                                 //判斷兩個例項是否相同
        {
            Console.WriteLine("兩個物件是相同的例項");  //控制檯輸出結果
        }
        Console.Read();                               //讀取下一個字元                  
    }
}
 

我們可以讓最先進入的那個執行緒先上一把鎖，建立例項。後面在進入的執行緒就不會再去建立物件例項了，因為第一名來的執行緒已經建立了，你這個判斷的結果是False，自然無法建立了。這樣的話就保證了多個執行緒同時訪問的話不會有多個例項化。解決了上面單例項帶來的問題。但每次進入的執行緒都需要先加鎖在判斷，我都還不知道有沒有建立過這個例項呢你就讓我加鎖，第一名已經例項化過了，我進去再加鎖，在判斷一次，如果有上百個執行緒同時訪問呢，這樣的工作重複上百次，不是很影響我這個程式的效能嗎？我們就可以用到雙重鎖定來解決這個問題

③、雙重鎖定

class MultiThreadSingleton
{
    private static MultiThreadSingleton instance;             //宣告靜態類變數
   
    private static readonly object syncRoot = new object();   //程式執行時建立一個靜態只讀的程序輔助物件
    private MultiThreadSingleton() { }                        //私有的構造方法，防止外界new例項化它

    public static MultiThreadSingleton GetInstance()          //此方法是獲得本類例項的唯一全域性訪問點
    {
        if(instance ==null)                                   //一重：判斷是否建立例項
        {
            lock (syncRoot)                                      //加鎖，在同一個時刻加了鎖的那部分程式只有一個執行緒可以進入
            {
                if (instance == null)                            //二重：判斷若例項不存在，則new一個新例項，否則返回已有的例項
                {
                    instance = new MultiThreadSingleton();       //建立例項
                }
            }
         }
        return instance;                                         //返回例項
    }
}

//客戶端程式碼
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        MultiThreadSingleton s1 = MultiThreadSingleton.GetInstance();   //呼叫單例類的GetInstance方法，獲得例項
        MultiThreadSingleton s2 = MultiThreadSingleton.GetInstance();   //呼叫單例類的GetInstance方法，獲得例項
        
        if (s1 == s2)                                 //判斷兩個例項是否相同
        {
            Console.WriteLine("兩個物件是相同的例項");  //控制檯輸出結果
        }
        Console.Read();                               //讀取下一個字元                  
    }
}

通過這樣兩重的判斷，進入的執行緒不用每次都加鎖，只是在例項未被建立的時候在加鎖處理。同時也保證多執行緒的安全。

④、靜態初始化

C#與公共語言執行庫也提供了一種‘靜態初始化’方法，這種方法不需要開發人員顯示地編寫執行緒安全程式碼，即可解決多執行緒環境下它是不是安全問題。也可以理解為餓漢單例。這種靜態初始化的方式是在自己被載入時將自己例項化，有種迫不及待的感覺

public sealed class EagerSingleton       //組織發生派生，而派生可能會增加例項（sealed：密封的）
    {
        //在第一次引用類的任何成員時建立例項。公共語言執行庫負責處理變數初始化
        private static readonly EagerSingleton instance = new EagerSingleton();    //餓漢單例：類一載入就例項化物件，提前佔用系統資源
        private EagerSingleton() { } 
        public static EagerSingleton GetInstance()
        {
            return instance;
        }
    }    

六、餓漢單例和懶漢單例區別：