设计模式三：单例模式

　　单例模式也是创建型模式的一种，也是23种设计模式中比较简单的一种。见名思意，在整个软件系统中，只有某个类型的一个对象，并且访问他的地方也只有一个，也就是只有一个全局对象访问点，这个实例或对象被所有是应用程序所共享；很多可以使用到这样的功能模块：比如数据库连接池对象、打印机对象，因为整个系统中，数据库的连接只在一个地方连接，打印机在整个系统中也只有一个。这种情况下，单例模式就很大的减少了一个内存的开销，因为对象的创建是比较消耗内存的，同时因为系统中只有一个实例，比较容易控制，省去了对象创建的过程，更快的进行一个响应，但是在使用单例模式时，由于只有一个实例，所有的线程都可以去使用这个实例，那么不能保证线程的一个安全性，如果要想保证线程的安全性，我们需要使用其他的一些辅助措施。所以对于线程安全的对象我们最好不要使用单例模式，否则可能会降低系统的效率。单例模式只需要一个类就可以实现，自己关联自己，那么如何实现呢？我们只需要将构造方法定义成私有的，这样用户就不能自己去创建这个对象了，然后通过一个静态方法和静态变量来存放类的唯一的一个实例。

示例：

创建单例类：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace 单例模式
{
   public  class Singleton
    {
       /// <summary>
       /// 1.定义一个私有的构造函数，在类的外部不能被调用
       /// </summary>
       private Singleton()
       {
           Console.WriteLine("我被创建了!");
       }

       // 2.创建该类的一个静态变量
       private static Singleton Instance;
       // 3.创建返回值为该类型的一个静态方法 (此方法对外公开)
       public static Singleton CreateInstance()
       {
           if (Instance == null)
           {
               Instance = new Singleton();
           }
           return Instance;
       }
    }
}

主程序调用：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace 单例模式
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Singleton s1 = Singleton.CreateInstance();
            Singleton s2 = Singleton.CreateInstance();

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

运行结果：

从最后的结果中可以看出，实例只被创建了一次。

在来看看下面的例子：

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
        // 执行委托的异步调用
        new Action(() => 
        {
            Singleton singleton = Singleton.CreateInstance();
        }).BeginInvoke(null,null);
}

结果：

从上面的截图中看出构造函数被执行了三次。单例模式不是只会构造一次吗？这里为什么执行了三次呢？因为这里是多线程并发的，10个任务是同时开始的，可能对象不为null的时候有多个线程进入了，所以会执行多次。要解决这种问题，可以使用加锁。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace 单例模式
{
   public  class Singleton
    {
       /// <summary>
       /// 1.定义一个私有的构造函数，在类的外部不能被调用
       /// </summary>
       private Singleton()
       {
           Console.WriteLine("我被创建了!");
       }

       // 2.创建该类的一个静态变量
       private static Singleton Instance;
        // 创建锁
        private static object Singleton_Lock = new object();

       // 3.创建返回值为该类型的一个静态方法 (此方法对外公开)
       public static Singleton CreateInstance()
       {
            lock(Singleton_Lock) // 保证任意时刻只有一个线程才能进入判断
            {
                if (Instance == null)
                {
                    Instance = new Singleton();
                }
            }
           return Instance;
       }
    }
}

再次运行程序查看结果：

这时只会构造一个对象了。

在来看看懒汉式的单例模式：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace 单例模式
{
    public class SingletonSecond
    {
        private SingletonSecond()
        {
            Console.WriteLine("我被创建了!");
        }

        private static SingletonSecond Instance = null;

        /// <summary>
        /// 静态构造函数：由CLR保证在第一次使用这个类之前，调用而且只调用一次
        /// </summary>
        static SingletonSecond()
        {
            Instance = new SingletonSecond();
        }

        public static SingletonSecond CreateInstance()
        {
            return Instance;
        }
    }
}

在来看看第三种写法：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace 单例模式
{
    public class SingletonThird
    {
        private SingletonThird()
        {
            Console.WriteLine("我被创建了!");
        }

        /// <summary>
        /// 静态变量：会在类型第一次使用的时候初始化，而且只初始化一次
        /// </summary>
        private static SingletonThird Instance = new SingletonThird();

        public static SingletonThird CreateInstance()
        {
            return Instance;
        }
    }
}

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