C#面向对象设计模式纵横谈二之Singleton单件（创建型模式）

模式分类：

从目的来看：

1）创建型（Creational）模式；负责对象创建

2）结构型（Structural）模式；处理类与对象间的组合

3）行为型（Behavioral）模式；类与对象交互中的职责分配

从范围来看：

1）类模式处理类与子类的静态关系

2）对象模式处理对象间的动态关系

动机（Motivation）：

在软件系统中，经常有这样一些特殊的类，必须保证它们在系统中只存在一个实例，才能确保它们的逻辑正确性、以及良好的效率。

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？

这应该是类设计者的责任，而不是使用者的责任。

意图（Intent）：

保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点。

单线程单件模式代码示例：

/// <summary>
    /// 单线程单例模式示例
    /// </summary>
    public class Singleton
    {
        /// <summary>
        /// 静态的对象实例
        /// </summary>
        private static Singleton instance;
        
        /// <summary>
        /// 私有的构造函数
        /// </summary>
        private Singleton()
        {
        
        }
        
        /// <summary>
        /// 获取对象实例的唯一入口
        /// </summary>
        public static Singleton GetInstance            
        {
            get
            {
                if(null == instance)
                    instance = new Singleton();
                
                return instance;
            }
        }
    }

单线程Singleton模式的几个要点：

1）Singleton模式中的实例构造器可以设置为Protected以允许子类派生。

2）Singleton模式一般不要支持ICloneable接口，因为这可能会导致多个对象实例，与Singleton模式的初衷违背。

3）Singleton模式一般不支持序列化，因为这也有可能导致多个对象实例，同样与Singleton模式的初衷违背。

4）Singleton模式只考虑到了对象创建的管理，没有考虑对象销毁的管理。就支持垃圾回收的平台和对象的开销来讲，我们一般没有必要对其销毁进行特殊的管理。

5）不能就对多线程环境：在多线程环境下，使用Singleton模式依然有可能得到Singleton类的多个实例对象。

/// <summary>
    /// 多线程饿汉式单例模式示例
    /// </summary>
    public class Singleton
    {
        /// <summary>
        /// 静态的对象实例，在类声明时就对该对象进行实例化
        /// </summary>
        private static readonly Singleton instance = new Singleton();
        
        /// <summary>
        /// 私有的构造函数
        /// </summary>
        private Singleton()
        {
        
        }
        
        /// <summary>
        /// 获取对象实例的唯一入口
        /// </summary>
        public static Singleton GetInstance            
        {
            get
            {
                lock(instance)
                {
                    return instance;
                }
            }
        }
    }

/// <summary>
    /// 多线程懒汉式单例模式示例
    /// </summary>
    public class Singleton
    {
        /// <summary>
        /// 静态的对象实例
        /// </summary>
        private static volatile Singleton instance;
            
        /// <summary>
        /// 同步锁
        /// </summary>
        private static object lockObject = new object();
        
        /// <summary>
        /// 私有的构造函数
        /// </summary>
        private Singleton()
        {
        
        }
        
        /// <summary>
        /// 获取对象实例的唯一入口
        /// </summary>
        public static Singleton GetInstance            
        {
            get
            {
                if(null == instance)
                {
                    lock(instance)
                    {
                        if(null == instance)
                        {
                            instance = new Singleton();
                        }
                    }
                }
                
                return instance;
            }
        }
    }

/// <summary>
    /// 多线程饿汉式单例模式示例（简）
    /// </summary>
    public class Singleton
    {        
        public static readonly Singleton instance = new Singleton();
        
        private Singleton()
        {
        
        }
    }

Singleton模式扩展：

1）将一个实例扩展到N个实例，例如对象池的实现。

2）将new构造器的调用转移到其他类中，例如多个类协同工作环境中，某个局部环境只需要拥有某个类的一个实例。

3）理解和扩展Singleton模式的核心是“如何控制用户使用new对一个类的实例构造器的任意调用”。