淺談單例模式

前言什么是單例模式？單例模式，屬于創(chuàng)建類型的一種常用的軟件設(shè)計(jì)模式。通過單例模式的方法創(chuàng)建的類在當(dāng)前進(jìn)程中只有一個(gè)實(shí)例（根據(jù)需要，也有可能一個(gè)線程中屬于單例，如：僅線程上下文內(nèi)使用同一個(gè)實(shí)例）上面是百度百科給出的解釋。大家都知道，面向?qū)ο蟮乃枷刖褪俏覀兛梢园岩粋€(gè)類實(shí)例很多次，每次實(shí)例出來(lái)的都是一個(gè)對(duì)象，意味著你可以創(chuàng)建很多個(gè)基于這個(gè)類的對(duì)象。單例模式，說(shuō)白了，就是這些對(duì)象本質(zhì)都是同一個(gè)，整個(gè)程序中，不管在哪里用，使用的都是同一個(gè)實(shí)例對(duì)象。如果我們創(chuàng)建了一個(gè)China類，我們可以一直new嗎？不可以，因?yàn)槭澜缟现挥幸粋€(gè)China，所以我們使用的都是同一個(gè)China對(duì)象。Version1-非線程安全

publicclassChina

{

private

China()

{

}

privatestaticChinachina

=

null;

publicstaticChinaInstance

{

get

{

if

(china

==

null)

{

Console.WriteLine("實(shí)例化對(duì)象");

china

=

newChina();

}

return

china;

}

}

}最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式如上圖，創(chuàng)建一個(gè)私有的靜態(tài)對(duì)象和私有構(gòu)造方法，然后在CreateInstance方法里，加一個(gè)判斷，如果為Null，就重新實(shí)例化一下，否則直接返回。這種寫法從邏輯上是沒問題的，但是是否會(huì)出現(xiàn)這個(gè)if(china==null)判斷，同時(shí)執(zhí)行，這樣就麻煩了。所以這種寫法在單線程的程序是沒問題的，但是在多線程中，是可能會(huì)有問題的。我們做個(gè)測(cè)試，測(cè)試代碼如下：

classProgram

{

staticvoidMain(string[]

args)

{

for

(inti

=

0;

i

<

10;

i++)

{

newTaskFactory().StartNew(()

=>

{

Chinachina

=

China.Instance;

});

Thread.Sleep(10);

}

Console.ReadLine();

}

}上面的代碼，就是創(chuàng)建10個(gè)線程，都執(zhí)行CreatInstance方法，那么最終是輸出多少次Console.WriteLine("實(shí)例化對(duì)象")呢？我們測(cè)試發(fā)現(xiàn)，這個(gè)輸出結(jié)果是不唯一的，有時(shí)候會(huì)輸出5次，有時(shí)候會(huì)輸出2次，但是一般都是超過1次，這個(gè)就說(shuō)明對(duì)象被多次實(shí)例化了，這就違背了單例模式的原則。Version2-簡(jiǎn)單的線程安全既然出現(xiàn)問題，那么我們就需要做一下優(yōu)化，優(yōu)化之后的代碼如下：

publicclassChina

{

private

China()

{

}

privatestaticChinachina

=

null;

privatestaticobjectobjlock

=

newobject();

publicstaticChinaInstance

{

get

{

lock

(objlock)

{

Console.WriteLine("執(zhí)行判斷");

if

(china

==

null)

{

Console.WriteLine("實(shí)例化對(duì)象");

china

=

newChina();

}

}

return

china;

}

}

}對(duì)比看下，就是加了一個(gè)同步鎖，這樣就可以避免同時(shí)執(zhí)行的情況，并且，我們?cè)趌ock里加了一個(gè)Console.WriteLine("執(zhí)行判斷")，觀察這行代碼執(zhí)行多少次。從結(jié)果來(lái)看，實(shí)例化對(duì)象只執(zhí)行了一次，說(shuō)明對(duì)象只被創(chuàng)建過一次，滿足了我們的需求，達(dá)到了預(yù)期的效果。Version3-雙if+lock實(shí)現(xiàn)上面那種方式已經(jīng)可以達(dá)到預(yù)期效果，但是我們注意到一個(gè)問題，執(zhí)行判斷這行代碼被執(zhí)行了10次，這顯示不符合我們的邏輯，既然已經(jīng)實(shí)例化了，為什么每次還要執(zhí)行判斷呢？是不是多此一舉？并且每次請(qǐng)求對(duì)象，都會(huì)進(jìn)行l(wèi)ock操作，lock對(duì)性能是有一定影響的。于是我們繼續(xù)優(yōu)化，優(yōu)化之后的代碼如下：

publicclassChina

{

private

China()

{

}

privatestaticChinachina

=

null;

privatestaticobjectobjlock

=

newobject();

publicstaticChinaInstance

{

get

{

if

(china

==

null)

{

lock

(objlock)

{

Console.WriteLine("執(zhí)行判斷");

if

(china

==

null)

{

Console.WriteLine("實(shí)例化對(duì)象");

china

=

newChina();

}

}

}

return

china;

}

}

}我們對(duì)比代碼可以看出，就是又加了一個(gè)if(china==null)，這種雙if+lock的方式，是不是可以解決我們的問題呢？我們執(zhí)行一次，看看結(jié)果：我們通過結(jié)果可以看到只執(zhí)行了一次判斷，也只執(zhí)行一次實(shí)例化對(duì)象，但是我們還可以繼續(xù)優(yōu)化。Version4-靜態(tài)變量實(shí)現(xiàn)話不多說(shuō)，直接上代碼：

publicclassChina

{

private

China()

{

}

privatestatic

readonly

Chinachina

=

newChina();

publicstaticChinaInstance

{

get

{

return

china;

}

}

}利用靜態(tài)變量去實(shí)現(xiàn)單例，非常簡(jiǎn)單，但同時(shí)也是線程安全的，由CLR保證，在程序第一次使用該類之前被調(diào)用，而且只調(diào)用一次。但是這種方式也有缺點(diǎn)，就是實(shí)例化過程是在程序初始化時(shí)就執(zhí)行的，而不是在使用時(shí)才執(zhí)行，就是說(shuō)，不管你用不用，都已經(jīng)實(shí)例化了。Version5-完全懶漢式實(shí)現(xiàn)

publicclassChina

{

private

China()

{

}

publicstaticChinaInstance

{

get

{

return

Lazy.instance;

}

}

privateclassLazy

{

static

Lazy()

{

}

internalstatic

readonly

Chinainstance

=

newChina();

}

}這種方法與上一種方法類似，只是多加了一個(gè)類，來(lái)解決上一個(gè)版本的缺點(diǎn)。Version6-使用Lazy特性從.NET4開始，可以使用Lazytype來(lái)實(shí)現(xiàn)完全懶漢式，代碼也變得更簡(jiǎn)單，代碼如下：

publicclassChina

{

private

China()

{

}

privatestatic

readonly

Lazy<China>

lazy

=

newLazy<China>(()

=>

newChina());

publicstaticChinaInstance

{