模式分类
从目的来看：
– 创建型（Creational）模式：负责对象创建。
– 结构型（Structural）模式：处理类与对象间的组合。
– 行为型（Behavioral）模式：类与对象交互中的职责分配。
从范围来看：
– 类模式处理类与子类的静态关系（编译时确定，这种分类更加利于模式的系统学习）。
– 对象模式处理对象间的动态关系（运行时确定，了解）。
动机（Motivation）
在软件系统中，经常有这样一些特殊的类，必须保证它们在系统中只存在一个实例，才能确保它们的逻辑正确性、以及良好的效率。
如何绕过常规的构造器，提供一种机制来保证一个类只有一个实例？(这是基本动机)
这应该是类设计者的责任，而不是使用者的责任。
意图（Intent）
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。 —— 《设计模式》GoF
结构（Structure）
单线程Singleton 模式实现（在多线程下不适用）
public class Singleton
{
private static Singleton instance;
/// <summary>
/// 私有的构造函数
/// </summary>
private Singleton()
{ }
public static Singleton Instance
{
get
{
if (instance == null)
{
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
}
}
如果需要参数初始化，可以这样改：
public class Singleton
{
private static Singleton instance;
private int x;
private int y;
/// <summary>
/// 私有的构造函数
/// </summary>
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;
}
}
单线程Singleton模式的几个要点
1）Singleton模式中的实例构造器可以设置为protected以允许子类派生。
2）Singleton模式一般不要支持ICloneable接口，因为这可能会导致多个对象实例，与Singleton模式的初衷违背。
3）Singleton模式一般不要支持序列化，因为这也有可能导致多个对象实例，同样与Singleton模式的初衷违背。
4）Singletom模式只考虑到了对象创建的管理，没有考虑对象销毁的管理。就支持垃圾回收的平台和对象的开销来讲，我们一般没有必要对其销毁进行特殊的管理。
5）不能应对多线程环境：在多线程环境下，使用Singleton模式仍然有可能得到Singleton类的多个实例对象。
多线程Singleton 模式实现
public class Singleton
{
/// <summary>
/// 唯一的字段 一般编译器编译代码的时候会对代码的顺序做出调整，volatile保
/// 证避了不再调整指令。严格意义上保证了不产生多个实例。
/// </summary>
private static volatile Singleton instance = null;
/// <summary>
/// 辅助器
/// </summary>
private static Object lockHelper = new object();
/// <summary>
/// 私有的构造函数
/// </summary>
private Singleton()
{ }
public static Singleton Instance
{
get
{
//双检查
if (instance == null)
{
lock (lockHelper)//加锁
{
if (instance == null)
{
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
}
实现多线程Singleton 模式(不能构造时进行参数初始化)
class Singleton
{
/// <summary>
/// 内联初始化。在静态字段被访问之前被静态构造器初始化，
/// 这是由类型初始化机制保证的。
/// </summary>
private static readonly Singleton Instance = new Singleton();
/// <summary>
/// 私有的构造函数
/// </summary>
private Singleton()
{ }
}
/// <summary>
/// 注：这是上面代码的分解，真正的实例化自动放在了静态构造器实现
/// </summary>
class Singleton
{
private static readonly Singleton Instance;
private Singleton() { }
/// <summary>
/// 为什么可以保证多线程访问：
/// .Net的类型初始化机制就保证了静态构造器是单线程访问的，
/// 不需要再双锁检查。但是，不支持参数化的初始化。
/// </summary>
static Singleton()
{
Instance = new Singleton();
}
}
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。
2）将new 构造器的调用转移到其他类中，例如多个类协同工作环境中，某个局部环境只需要拥有某个类的一个实例。
3）理解和扩展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”。
.NET框架中的Singleton应用
1）GetType() :系统保证了每个类型只有一个全局唯一的Type对象。
MyClass c1 = new MyClass();
MyClass c2 = new MyClass();
Type t1 = c1.GetType();
Type t2 = c2.GetType();
2）HttpContext.Current属性:也是全局唯一的。
3）Remmoting里面的对象的调用方式等。
推荐参考书
1）《设计模式：可复用面向对象软件的基础》GoF
2) 《面向对象分析与设计》Grady Booch
3) 《敏捷软件开发：原则、模式与实践》Robert C. Martin
4）《重构：改善既有代码的设计》Martin Fowler
5）《Refactoring to Patterns》Joshua Kerievsky