【原】從頭學(xué)習(xí)設(shè)計模式——單例模式.doc

一、引入單例模式作為23種設(shè)計模式中的最基礎(chǔ)的一種模式，在平時開發(fā)中應(yīng)用也非常普遍。到底哪些類應(yīng)該設(shè)計成單例的呢，我們來舉個最通俗的例子。在一個父容器中單擊某個菜單項(xiàng)打開一個子窗口，如果不使用單例又沒有作菜單項(xiàng)的可用控制的話，每次單擊菜單項(xiàng)都會打開一個新窗口。這不僅會浪費(fèi)內(nèi)存資源，在程序邏輯上也是不可以接受的。二、最簡單的單例下面來看一個最簡單的單例模式的構(gòu)造形式 public class Program private static void Main(string args) GetInstance(); Console.ReadLine(); private void GetInstance() Singleton objectSingleton = Singleton.getInstance(); public class Singleton private static Singleton instance = null; private Singleton() public static Singleton getInstance() if (instance = null) instance = new Singleton(); Console.WriteLine(Create a singleton instance!); return instance; 這里通過幾個關(guān)鍵的地方以保證返回唯一的實(shí)例：1. 私有的構(gòu)造器，防止客戶端用new關(guān)鍵字去創(chuàng)建實(shí)例對象 2. 靜態(tài)的instance對象，保證全局唯一性 3. 對外的公共的靜態(tài)實(shí)例方法，從類級別直接可調(diào)用此方法 4. 通過判斷null值，決定是創(chuàng)建新實(shí)例還是直接返回。 三、并發(fā)下的單例不過，以上標(biāo)準(zhǔn)的單例構(gòu)造模式在多并發(fā)的情況下就有可能失效，請參考下面的這種情況。 private static void Main(string args) /開啟10個線程來模擬多并發(fā)的情況 for (int i = 0; i 10; i+) Thread thread = new Thread(new ThreadStart(GetInstance); thread.Start(); Console.ReadLine(); private static void GetInstance() Singleton objectSingleton = Singleton.getInstance(); public class Singleton private static Singleton instance = null; private Singleton() public static Singleton getInstance() /讓線程睡一會，來模擬有多個進(jìn)程都已經(jīng)在調(diào)用getInstance方法 Thread.Sleep(10); if (instance = null) instance = new Singleton(); Console.WriteLine(Create a singleton instance!); return instance; 以上的程序中開啟了10個線程，來模擬多個用戶同時訪問getInstance方法。在getInstance方法里，開始先讓線程睡一會，以模擬多個線程都已經(jīng)進(jìn)入了該方法。從運(yùn)行的結(jié)果看上，基本上不能保證實(shí)例化唯一的實(shí)例了。產(chǎn)生這種問題的原因就是，當(dāng)一個線程進(jìn)入getInstance 方法，通過了 instance=null 的條件，還沒有來的及執(zhí)行 instance = new Singleton() 時，另一個線程也通過了條件判斷，這時就會 new Singleton() 多次了。解決的辦法就是加鎖,只讓一個線程進(jìn)來，參考以下代碼： public class Program private static void Main(string args) /開啟100個線程來模擬多并發(fā)的情況 for (int i = 0; i 100; i+) Thread thread = new Thread(new ThreadStart(GetInstance); thread.Start(); Console.ReadLine(); private static void GetInstance() Singleton objectSingleton = Singleton.getInstance(); public class Singleton private static Singleton instance = null; private static readonly object objForLock=new object(); private Singleton() public static Singleton getInstance() /讓線程睡一會，來模擬有多個進(jìn)程都已經(jīng)在調(diào)用getInstance方法 Thread.Sleep(10); /加一道鎖只讓一個線程進(jìn)來 lock (objForLock) if (instance = null) instance = new Singleton(); Console.WriteLine(Create a singleton instance!); return instance; 這樣差不多可以達(dá)到我們的要求，只有一個實(shí)例對象存在可以保證了，但是這樣會帶來一點(diǎn)性能問題。如果每個線程進(jìn)入getInstance方法后，都要lock一下以進(jìn)行線程同步的話，每個線程到這里都要等待解鎖后才能進(jìn)入，但是如果 instance已經(jīng)不是null了，那就應(yīng)該直接返回而不是等待解鎖，所以這里需要引入“雙重鎖”的單例構(gòu)造方法，代碼如下： private static void Main(string args) /開啟100個線程來模擬多并發(fā)的情況 for (int i = 0; i 100; i+) Thread thread = new Thread(new ThreadStart(GetInstance); thread.Start(); Console.ReadLine(); private static void GetInstance() Singleton objectSingleton = Singleton.getInstance(); public class Singleton private static Singleton instance = null; private static readonly object objForLock=new object(); private Singleton() public static Singleton getInstance() /讓線程睡一會，來模擬有多個進(jìn)程都已經(jīng)在調(diào)用getInstance方法 Thread.Sleep(10); /先判斷是不是已經(jīng)實(shí)例化過了，避免進(jìn)入鎖等待狀態(tài) if(instance =null) /加一道鎖只讓一個線程進(jìn)來 lock (objForLock) if (instance = null) instance = new Singleton(); Console.WriteLine(Create a singleton instance!); return instance; 四、“懶漢式”單例與“餓漢式”單例的比較所謂的“懶漢式”與“餓漢式”，就是實(shí)例對象的初始化時間不同：1.在需要實(shí)例化的時候才進(jìn)行實(shí)例化，就是懶漢式。我們上面的這些例子都是懶漢式的。懶漢式有好處當(dāng)然是節(jié)省資源啦，需要的時候才去構(gòu)造，平時不用占用內(nèi)存。不過，這會帶來上面提到的在多并發(fā)下需要加鎖限制訪問的問題。2.類加載時就直接進(jìn)行實(shí)例化，就是餓漢式。例如下面的代碼： private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton() public static Singleton getInstance() return instance; 餓漢式單例是當(dāng)類第一次被加載時就會將instance進(jìn)行實(shí)例