对C#单例模式的理解

2018年11月6日       小雨

一、单例模式的定义

　　确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问这个唯一的实例，是一种对象创建型模式，有如下3个要点：

• 只能有一个实例
• 必须是自行创建这个实例
• 必须自行向整个系统提供这个实例

二、单例模式的结构

• 一个类型为自身的静态私有成员变量 - 存储唯一实例
• 一个私有的构造函数
• 一个公有的静态成员方法 ，返回唯一实例，对象为自身

 class SingletonClass
    {
        private static SingletonClass _instance = null;   //静态私有成员变量，存储唯一实例

        private SingletonClass()    //私有构造函数，保证唯一性
        { 
        }

        public static SingletonClass GetInstance()    //公有静态方法，返回一个唯一的实例
        {
            if (_instance == null)
            {
                _instance = new SingletonClass();
            }
            return _instance;
        }
    }

三、单例模式的两种书写方法

1.类被加载时就将自己实例化

class SingletonClass
    {
        private static SingletonClass _instance = new SingletonClass();
       
        private SingletonClass()
        { 
        }

        public static SingletonClass GetInstance()
        {
            return _instance;
        }
    }

2.类在第一次被引用时将自己实例化

class SingletonClass
    {
        private static SingletonClass _instance = null;
        private static readonly object syncRoot = new object();   

        private SingletonClass()
        { 
        }

        public static SingletonClass GetInstance()
        {
            if (_instance == null)
            {
                lock (syncRoot)
                {
                    if (_instance == null)
                    {
                        _instance = new SingletonClass();
                    }
                }
            }
            return _instance;
        }
    }

四、双重锁的运用分析

　  在上述代码中出现“If - Lock - If”结构模式，即双重检查锁定的双重判断机制：

            if (_instance == null)   //第一重判断，先判断实例是否存在，不存在再加锁处理
            {
                lock (syncRoot)   //加锁，在某一时刻只允许一个线程访问
                {
                    if (_instance == null)   //第二重判断: 第一个线程进入Lock中执行创建代码，第二个线程处于排队等待状态，当第二个线程进入Lock后并不知道实例已创建，将会继续创建新的实例
                    {
                        _instance = new SingletonClass();
                    }
                }
            }

五、单例模式的优缺点

• 封装了唯一性，可严格控制客户怎么访问及何时访问
• 内存中只存在一个对象，可节约系统资源，提高系统性能
• 单例类的扩展不方便
• 单例类既提供了业务方法，又提供了创建对象的方法，将对象的创建和对象本身的功能耦合在一起

六、适用环境

　　系统只需要一个实例对象，客户调用类的单个实例只允许使用一个公共访问点，除了公共访问点，不能通过其他途径访问该实例