在《Design Patterns:Elements of Resuable Object-Oriented Software》中的定義是:Ensure a class only has one instance,and provide a global point of access to。它的主要特點不是根據客戶程序調用生成一個新的實例,而是控制某個類型的實例數量-唯一一個。(《設計模式-基於C#的工程化實現及擴展》,王翔)。也就是說,單例模式就是保證在整個應用程序的生命周期中,在任何時刻,被指定的類只有一個實例,並為客戶程序提供一個獲取該實例的全局訪問點。
一、經典模式:
public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() { } public static Singleton GetInstance() { if(instance==null) { instance=new Singleton(); } return instance; } }
解析如下:
1)首先,該Singleton的構造函數必須是私有的,以保證客戶程序不會通過new()操作產生一個實例,達到實現單例的目的;
2)因為靜態變量的生命周期跟整個應用程序的生命周期是一樣的,所以可以定義一個私有的靜態全局變量instance來保存該類的唯一實例;
3)必須提供一個全局函數訪問獲得該實例,並且在該函數提供控制實例數量的功能,即通過if語句判斷instance是否已被實例化,如果沒有則可以同new()創建一個實例;否則,直接向客戶返回一個實例。
在這種經典模式下,沒有考慮線程並發獲取實例問題,即可能出現兩個線程同時獲取instance實例,且此時其為null時,就會出現兩個線程分別創建了instance,違反了單例規則。因此,需對上面代碼修改。
二、多線程下的單例模式
1、Lazy模式
public class Singleton { private static Singleton instance; private static object _lock=new object(); private Singleton() { } public static Singleton GetInstance() { if(instance==null) { lock(_lock) { if(instance==null) { instance=new Singleton(); } } } return instance; } }
上述代碼使用了雙重鎖方式較好地解決了多線程下的單例模式實現。先看內層的if語句塊,使用這個語句塊時,先進行加鎖操作,保證只有一個線程可以訪問該語句塊,進而保證只創建了一個實例。再看外層的if語句塊,這使得每個線程欲獲取實例時不必每次都得加鎖,因為只有實例為空時(即需要創建一個實例),才需加鎖創建,若果已存在一個實例,就直接返回該實例,節省了性能開銷。
2、餓漢模式
這種模式的特點是自己主動實例。
public sealed class Singleton { private static readonly Singleton instance=new Singleton(); private Singleton() { } public static Singleton GetInstance() { return instance; } }上面使用的readonly關鍵可以跟static一起使用,用於指定該常量是類別級的,它的初始化交由靜態構造函數實現,並可以在運行時編譯。在這種模式下,無需自己解決線程安全性問題,CLR會給我們解決。由此可以看到這個類被加載時,會自動實例化這個類,而不用在第一次調用GetInstance()後才實例化出唯一的單例對象。