单例模式——Singleton

模式分类：

从目的来看：

1.创建型（Creational）模式：负责对象创建。

2.结构型（Structural）模式：处理类于对象间的组合。

3.行为型（Behavioral）模式：类与对象交互中的职责分配。

从范围看：

1.类模式处理类于子类的静态关系。

2.对象模式处理对象间的动态关系。

动机

在软件系统中，经常有一些这样特殊的类，必须保证他们在系统中只存在一个实例，才能确保他们的逻辑正确性、以及良好的效率。

绕过常规的构造器，提供一种机制保证一个类只有一个实例。

意图

保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点。

结构

单线程Singleton模式实现：

public class Singleton
{
    private static Singleton Instance;
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if(instance == null)
            {
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }
}

或者：

public class Singleton
{
    private static Singleton Instance = new Singleton();
    private Singleton() {}
    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            return instance;
        }
    }
}

两者有啥区别？

第一种可以做到LazyLoad。

判断对象的引用：

Object.ReferenceEquals(t1,t2)

单线程Singleton模式的几个要点

1.单例模式可以设置为protected允许派生子类。

2.单例模式一般不支持ICloneable接口，这可以导致多个实例，于单例模式初衷违背。

3.单例模式不要支持序列化，序列化，反序列化形成了深拷贝，于单例模式初衷违背

4.单例模式没有考虑对象销毁，对于存在垃圾回收的平台不需要考虑，一般不会让类很大。所以消耗很小

5.不能应对多线程环境：在多线程环境下，使用Singleton模式仍有可能得到Singleton类的多个实例对象。

多线程Singleton模式

public class Singleton
{
    private static volatile Singleton Instance = ;
    private static object lockHelper = new Object();
    private Singleton() {}
    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if(instance == null)
            {
                lock(lockHelper)
                {
                    if(instance == null)
                    {
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }
}

双检查（Double Check）：就是为了防止多线程的实例创建。

编译器代码编译的时候，会进行代码顺序微调，加了volatile保证代码编译不调整指令。

class Singleton
{
    public static readonly Singleton Instance = new Singleton();
    private Singleton() {}
}

与

class Singleton
{
    public static readonly Singleton Instance;
    static Singleton()
    {
        Instance = new Singleton();
    }
    private Singleton();
}

的效果是一样的。

静态构造器的角色：

1.静态构造器的执行时间：只在静态字段初始化之前初始化。（内敛初始化会把初始化放到静态构造器中初始化。）

beforefieldinit

2.dot net 机制保证了静态构造器确保了只有一个执行静态构造器。不会有多个静态构造器执行。

3.不支持参数的构造器。

使用.Net类型初始化机制实现多线程Singleton模式

public class Singleton
{
    private static Singleton instance;
    private Singleton(int x, int y)
    {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
    public static Singleton GetInstance(int x, int y)
    {
        if (instance == null)
        {
            instance = new Singleton(x, y);
        }
        else
        {
            instance.x = x;
            instance.y = y;
        }
        return instance;
    }
}

Singleton模式扩展

1.将一个实例扩展到n个实例，例如对象池的实现。（其实就是控制构造的过程，Singleton就是控制对象的个数）

2.将new构造器的调用转移到其他类中，例如多个协同工作环境中，某个局部环境只需要拥有某个累的一个实例

3.理解Singleton模式的核心是“如何控制用户使用new对一个类的实例构造器的任意调用。”