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單例模式：C# 設計模式系列教程
1. 描述：
保證一個(gè)類(lèi)僅有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)訪(fǎng)問(wèn)它的全局訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)。
2. 單例模式主要有3個(gè)特點(diǎn)，：
2.1 單例類(lèi)確保自己只有一個(gè)實(shí)例。
2.2 單例類(lèi)必須自己創(chuàng )建自己的實(shí)例。
2.3 單例類(lèi)必須為其他對象提供唯一的實(shí)例。
3. 實(shí)現方式：懶漢單例類(lèi)和餓漢單例類(lèi)
3.1 懶漢式單例類(lèi)
對于懶漢模式，我們可以這樣理解：該單例類(lèi)非常懶，只有在自身需要的時(shí)候才會(huì )行動(dòng)，從來(lái)不知道及早做好準備。它在需要對象的時(shí)候，才判斷是否已有對象，如果沒(méi)有就立即創(chuàng )建一個(gè)對象，然后返回，如果已有對象就不再創(chuàng )建，立即返回。
懶漢模式只在外部對象第一次請求實(shí)例的時(shí)候才去創(chuàng )建。
3.2 餓漢式單例
對于餓漢模式，我們可以這樣理解：該單例類(lèi)非常餓，迫切需要吃東西，所以它在類(lèi)加載的時(shí)候就立即創(chuàng )建對象。
3.3 懶漢模式和餓漢模式的優(yōu)缺點(diǎn)：
懶漢模式，它的特點(diǎn)是運行時(shí)獲得對象的速度比較慢，但加載類(lèi)的時(shí)候比較快。它在整個(gè)應用的生命周期只有一部分時(shí)間在占用資源。
餓漢模式，它的特點(diǎn)是加載類(lèi)的時(shí)候比較慢，但運行時(shí)獲得對象的速度比較快。它從加載到應用結束會(huì )一直占用資源。
這兩種模式對于初始化較快，占用資源少的輕量級對象來(lái)說(shuō)，沒(méi)有多大的性能差異，選擇懶漢式還是餓漢式都沒(méi)有問(wèn)題。但是對于初始化慢，占用資源多的重量級對象來(lái)說(shuō)，就會(huì )有比較明顯的差別了。所以，對重量級對象應用餓漢模式，類(lèi)加載時(shí)速度慢，但運行時(shí)速度快；懶漢模式則與之相反，類(lèi)加載時(shí)速度快，但運行時(shí)第一次獲得對象的速度慢。
從用戶(hù)體驗的角度來(lái)說(shuō)，我們應該首選餓漢模式。我們愿意等待某個(gè)程序花較長(cháng)的時(shí)間初始化，卻不喜歡在程序運行時(shí)等待太久，給人一種反應遲鈍的感覺(jué)，所以對于有重量級對象參與的單例模式，我們推薦使用餓漢模式。
而對于初始化較快的輕量級對象來(lái)說(shuō)，選用哪種方法都可以。如果一個(gè)應用中使用了大量單例模式，我們就應該權衡兩種方法了。輕量級對象的單例采用懶漢模式，減輕加載時(shí)的負擔，縮短加載時(shí)間，提高加載效率；同時(shí)由于是輕量級對象，把這些對象的創(chuàng )建放在使用時(shí)進(jìn)行，實(shí)際就是把創(chuàng )建單例對象所消耗的時(shí)間分攤到整個(gè)應用中去了，對于整個(gè)應用的運行效率沒(méi)有太大影響。
4. 代碼實(shí)現：
4.1 懶漢式
public class Singleton { private static Singleton m_Instance; private Singleton() { // 將默認構造函數定義為私有，防止外部調用它實(shí)例化別的對象 } public static Singleton GetInstance() { if (m_Instance == null) { m_Instance = new Singleton(); } return m_Instance; } }
4.2 餓漢式
// 定義為sealed防止派生，因為派生可能增加實(shí)例 public sealed class Singleton { private static readonly Singleton m_Instance = new Singleton(); private Singleton() { // 將默認構造函數定義為私有，防止外部調用它實(shí)例化別的對象 } public static Singleton GetInstance() { return m_Instance; } }
5. 模式總結
5.1 優(yōu)點(diǎn)：
防止在應用程序中實(shí)例化多個(gè)對象。這就節約了開(kāi)銷(xiāo)，每個(gè)實(shí)例都要占用一定的內存，創(chuàng )建對象時(shí)需要時(shí)間和空間。
5.2 缺點(diǎn)：
5.3 適用場(chǎng)合：
5.3.1 控制資源的使用，通過(guò)線(xiàn)程同步來(lái)控制資源的并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)；
5.3.2 控制實(shí)例產(chǎn)生的數量，達到節約資源的目的。
5.3.3 作為通信媒介使用，也就是數據共享，它可以在不建立直接關(guān)聯(lián)的條件下，讓多個(gè)不相關(guān)的兩個(gè)線(xiàn)程或者進(jìn)程之間實(shí)現通信。
5.4 對設計原則的支持：
使用單例模式最核心的一點(diǎn)是體現了面向對象封裝特性中的“單一職責”原則。
6. 補充: 在多線(xiàn)程開(kāi)放過(guò)程中，對使用懶漢單例模式應防止兩個(gè)線(xiàn)程同時(shí)去實(shí)例化對象，這是有可能的。
下面給出解決方案
6.1 使用鎖機制
public class Singleton { private static Singleton m_Instance; static readonly object o = new object(); private Singleton() { // 將默認構造函數定義為私有，防止外部調用它實(shí)例化別的對象 } public static Singleton GetInstance() { lock (o) { if (m_Instance == null) { m_Instance = new Singleton(); } } return m_Instance; } }
使用鎖機制可以防止兩個(gè)線(xiàn)程同時(shí)創(chuàng )建對象，但這里有個(gè)性能問(wèn)題，每當一個(gè)線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)GetInstance()這個(gè)方法是，都要加鎖，這其實(shí)是沒(méi)必要的。
6.2 雙重鎖定
public class Singleton { private static Singleton m_Instance; static readonly object o = new object(); private Singleton() { // 將默認構造函數定義為私有，防止外部調用它實(shí)例化別的對象 } public static Singleton GetInstance() { // 這里增加了一個(gè)判斷實(shí)例是否存在，只有在不存在時(shí)才給加鎖，也就是在這個(gè)實(shí)例的生命周期中只加過(guò)一次鎖 if (m_Instance == null) { lock (o) { if (m_Instance == null) { m_Instance = new Singleton(); } } } return m_Instance; } }
雙重鎖定保證了實(shí)例在它的生命周期中只被鎖定一次，因而它對性能不會(huì )有影響。
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