单例模式三种写法:

第一种最简单,但没有考虑线程安全,在多线程时可能会出问题,不过俺从没看过出错的现象,表鄙视我……

publicclass Singleton

{
   privatestatic Singleton _instance =null;
private Singleton(){
}
publicstatic Singleton CreateInstance()
   {
if(_instance ==null)

{

           _instance =new Singleton();
       }
return _instance;
   }
}

第二种考虑了线程安全,不过有点烦,但绝对是正规写法,经典的一叉

publicclass Singleton

{
private volatilestatic Singleton _instance =null;
privatestaticreadonlyobject lockHelper =newobject();
private Singleton(){
}
publicstatic Singleton CreateInstance()
   {
if(_instance ==null)
{
lock(lockHelper)
           {
if(_instance ==null)
_instance =new Singleton();
}
}
return _instance;
}
}
第三种可能是C#这样的高级语言特有的,实在懒得出奇

publicclass Singleton

{

private Singleton(){

}
publicstaticreadonly Singleton instance =new Singleton();
}  

一、 单例(Singleton)模式

单例模式的特点:

  • 单例类只能有一个实例。

  • 单例类必须自己创建自己的唯一实例。

  • 单例类必须给所有其它对象提供这一实例。

单例模式应用:

  • 每台计算机可以有若干个打印机,但只能有一个Printer Spooler,避免两个打印作业同时输出到打印机。

  • 一个具有自动编号主键的表可以有多个用户同时使用,但数据库中只能有一个地方分配下一个主键编号。否则会出现主键重复。

二、 Singleton模式的结构:

Pic52.gif

Singleton模式包含的角色只有一个,就是Singleton。Singleton拥有一个私有构造函数,确保用户无法通过new直接实例它。除此之外,该模式中包含一个静态私有成员变量instance与静态公有方法Instance()。Instance方法负责检验并实例化自己,然后存储在静态成员变量中,以确保只有一个实例被创建。(关于线程问题以及C#所特有的Singleton将在后面详细论述)。

三、 程序举例:

该程序演示了Singleton的结构,本身不具有任何实际价值。

None.gif
//
Singleton pattern -- Structural example  
None.gif
using
System;
None.gif
None.gif
//
"Singleton"
None.gif
class
Singleton
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif
// Fields
InBlock.gif
privatestatic Singleton instance;
InBlock.gif
InBlock.gif
// Constructor
ExpandedSubBlockStart.gif
protected Singleton() {}
InBlock.gif
InBlock.gif
// Methods
InBlock.gif
publicstatic Singleton Instance()
ExpandedSubBlockStart.gif
{
InBlock.gif
// Uses "Lazy initialization"
InBlock.gif
if( instance ==null )
InBlock.gif      instance
=new Singleton();
InBlock.gif
InBlock.gif
return instance;
ExpandedSubBlockEnd.gif  }
ExpandedBlockEnd.gif}
None.gif
ExpandedBlockStart.gif
///<summary>
InBlock.gif
/// Client test
ExpandedBlockEnd.gif
///</summary>
None.gif
public
class
Client
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif
publicstaticvoid Main()
ExpandedSubBlockStart.gif
{
InBlock.gif
// Constructor is protected -- cannot use new
InBlock.gif
   Singleton s1 = Singleton.Instance();
InBlock.gif    Singleton s2
= Singleton.Instance();
InBlock.gif
InBlock.gif
if( s1 == s2 )
InBlock.gif      Console.WriteLine(
"The same instance" );
ExpandedSubBlockEnd.gif  }
ExpandedBlockEnd.gif}

四、 在什么情形下使用单例模式:

使用Singleton模式有一个必要条件:在一个系统要求一个类只有一个实例时才应当使用单例模式。反过来,如果一个类可以有几个实例共存,就不要使用单例模式。

注意:

不要使用单例模式存取全局变量。这违背了单例模式的用意,最好放到对应类的静态成员中。

不要将数据库连接做成单例,因为一个系统可能会与数据库有多个连接,并且在有连接池的情况下,应当尽可能及时释放连接。Singleton模式由于使用静态成员存储类实例,所以可能会造成资源无法及时释放,带来问题。

五、 Singleton模式在实际系统中的实现

下面这段Singleton代码演示了负载均衡对象。在负载均衡模型中,有多台服务器可提供服务,任务分配器随机挑选一台服务器提供服务,以确保任务均衡(实际情况比这个复杂的多)。这里,任务分配实例只能有一个,负责挑选服务器并分配任务。

None.gif
//
Singleton pattern -- Real World example  
None.gif
None.gif
using
System;
None.gif
using
System.Collections;
None.gif
using
System.Threading;
None.gif
None.gif
//
"Singleton"
None.gif
class
LoadBalancer
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif
// Fields
InBlock.gif
privatestatic LoadBalancer balancer;
InBlock.gif
private ArrayList servers =new ArrayList();
InBlock.gif
private Random random =new Random();
InBlock.gif
InBlock.gif
// Constructors (protected)
InBlock.gif
protected LoadBalancer()
ExpandedSubBlockStart.gif
{
InBlock.gif
// List of available servers
InBlock.gif
   servers.Add( "ServerI" );
InBlock.gif    servers.Add(
"ServerII" );
InBlock.gif    servers.Add(
"ServerIII" );
InBlock.gif    servers.Add(
"ServerIV" );
InBlock.gif    servers.Add(
"ServerV" );
ExpandedSubBlockEnd.gif  }
InBlock.gif
InBlock.gif
// Methods
InBlock.gif
publicstatic LoadBalancer GetLoadBalancer()
ExpandedSubBlockStart.gif
{
InBlock.gif
// Support multithreaded applications through
InBlock.gif
// "Double checked locking" pattern which avoids
InBlock.gif
// locking every time the method is invoked
InBlock.gif
if( balancer ==null )
ExpandedSubBlockStart.gif
{
InBlock.gif
// Only one thread can obtain a mutex
InBlock.gif
     Mutex mutex =new Mutex();
InBlock.gif      mutex.WaitOne();
InBlock.gif
InBlock.gif
if( balancer ==null )
InBlock.gif        balancer
=new LoadBalancer();
InBlock.gif
InBlock.gif      mutex.Close();
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
InBlock.gif
return balancer;
ExpandedSubBlockEnd.gif  }
InBlock.gif
InBlock.gif
// Properties
InBlock.gif
publicstring Server
ExpandedSubBlockStart.gif
{
InBlock.gif
get
ExpandedSubBlockStart.gif
{
InBlock.gif
// Simple, but effective random load balancer
InBlock.gif
int r = random.Next( servers.Count );
InBlock.gif
return servers[ r ].ToString();
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
ExpandedSubBlockEnd.gif  }
ExpandedBlockEnd.gif}
None.gif
ExpandedBlockStart.gif
///<summary>
InBlock.gif
/// SingletonApp test
InBlock.gif
///</summary>
ExpandedBlockEnd.gif
///
None.gif
public
class
SingletonApp
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif
publicstaticvoid Main( string[] args )
ExpandedSubBlockStart.gif
{
InBlock.gif    LoadBalancer b1
= LoadBalancer.GetLoadBalancer();
InBlock.gif    LoadBalancer b2
= LoadBalancer.GetLoadBalancer();
InBlock.gif    LoadBalancer b3
= LoadBalancer.GetLoadBalancer();
InBlock.gif    LoadBalancer b4
= LoadBalancer.GetLoadBalancer();
InBlock.gif
InBlock.gif
// Same instance?
InBlock.gif
if( (b1 == b2) && (b2 == b3) && (b3 == b4) )
InBlock.gif      Console.WriteLine(
"Same instance" );
InBlock.gif
InBlock.gif
// Do the load balancing
InBlock.gif
   Console.WriteLine( b1.Server );
InBlock.gif    Console.WriteLine( b2.Server );
InBlock.gif    Console.WriteLine( b3.Server );
InBlock.gif    Console.WriteLine( b4.Server );
ExpandedSubBlockEnd.gif  }
ExpandedBlockEnd.gif}

六、 C#中的Singleton模式

C#的独特语言特性决定了C#拥有实现Singleton模式的独特方法。这里不再赘述原因,给出几个结果:

方法一:

下面是利用.NET Framework平台优势实现Singleton模式的代码:

None.gif
sealed
class
Singleton
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif
private Singleton();
InBlock.gif
publicstaticreadonly Singleton Instance=new Singleton();
ExpandedBlockEnd.gif}

这使得代码减少了许多,同时也解决了线程问题带来的性能上损失。那么它又是怎样工作的呢?

注意到,Singleton类被声明为sealed,以此保证它自己不会被继承,其次没有了Instance的方法,将原来_instance成员变量变成public readonly,并在声明时被初始化。通过这些改变,我们确实得到了Singleton的模式,原因是在JIT的处理过程中,如果类中的static属性被任何方法使用时,.NET Framework将对这个属性进行初始化,于是在初始化Instance属性的同时Singleton类实例得以创建和装载。而私有的构造函数和readonly(只读)保证了Singleton不会被再次实例化,这正是Singleton设计模式的意图。

(摘自: )

不过这也带来了一些问题,比如无法继承,实例在程序一运行就被初始化,无法实现延迟初始化等。

详细情况可以参考微软MSDN文章:

方法二:

既然方法一存在问题,我们还有其它办法。

None.gif
public
sealed
class
Singleton
ExpandedBlockStart.gif
{
InBlock.gif  Singleton()
ExpandedSubBlockStart.gif
{
ExpandedSubBlockEnd.gif  }
InBlock.gif
InBlock.gif
publicstatic Singleton GetInstance()
ExpandedSubBlockStart.gif
{
InBlock.gif
return Nested.instance;
ExpandedSubBlockEnd.gif  }
InBlock.gif
InBlock.gif
class Nested
ExpandedSubBlockStart.gif
{
InBlock.gif
// Explicit static constructor to tell C# compiler
InBlock.gif
// not to mark type as beforefieldinit
InBlock.gif
static Nested()
ExpandedSubBlockStart.gif
{
ExpandedSubBlockEnd.gif    }
InBlock.gif
InBlock.gif
internalstaticreadonly Singleton instance =new Singleton();
ExpandedSubBlockEnd.gif  }
ExpandedBlockEnd.gif}

这实现了延迟初始化,并具有很多优势,当然也存在一些缺点。详细内容请访问:。文章包含五种Singleton实现,就模式、线程、效率、延迟初始化等很多方面进行了详细论述。