C#中怎么實(shí)現(xiàn)單例模式

這期內(nèi)容當(dāng)中小編將會(huì)給大家?guī)碛嘘P(guān)C#中怎么實(shí)現(xiàn)單例模式，文章內(nèi)容豐富且以專業(yè)的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

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單例模式的介紹

   2.1、動(dòng)機(jī)（Motivate）

          在軟件系統(tǒng)中，經(jīng)常有這樣一些特殊的類，必須保證它們在系統(tǒng)中只存在一個(gè)實(shí)例，才能確保它們的邏輯正確性、以及良好的效率。

   如何繞過常規(guī)的構(gòu)造器，提供一種機(jī)制來保證一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例？

         這應(yīng)該是類設(shè)計(jì)者的責(zé)任，而不是使用者的責(zé)任

   2.2、意圖（Intent）

         保證一個(gè)類僅有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)該實(shí)例的全局訪問點(diǎn)?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?nbsp;          --《設(shè)計(jì)模式GoF》

   2.3、結(jié)構(gòu)圖（Structure）

       

  2.4、模式的組成

         （1）、單件實(shí)例（Singleton）：這個(gè)模式里面只有一個(gè)類型，就是Singleton類型，并且這個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，可以通過Instance()方法獲取該類型的實(shí)例。

  2.5、單件模式的代碼實(shí)現(xiàn)

         既然是單實(shí)例，肯定會(huì)涉及到多線程的問題，我們就一步一步的來寫代碼，我們先看看單線程Singleton模式的實(shí)現(xiàn)，代碼如下：

    私有的實(shí)例構(gòu)造器是屏蔽外界的調(diào)用，上面的單例模式的實(shí)現(xiàn)在單線程下確實(shí)是完美的，也很好的滿足了我們單線程環(huán)境的需求。

    單線程單例模式的幾個(gè)要點(diǎn)：

    （1）、Singleton模式中的實(shí)例構(gòu)造器可以設(shè)置為protected以允許子類派生。

    （2）、Singleton模式一般不要支持ICloneable接口，因?yàn)檫@可能會(huì)導(dǎo)致多個(gè)對(duì)象實(shí)例，與Singleton模式的初衷違背。

    （3）、Singleton模式一般不要支持序列化，因?yàn)檫@也有可能導(dǎo)致多個(gè)對(duì)象實(shí)例，同樣與Singleton模式的初衷違背。

    （4）、Singletom模式只考慮到了對(duì)象創(chuàng)建的工作，沒有考慮對(duì)象銷毀的工作。為什么這樣做呢，因?yàn)镹et平臺(tái)是支持垃圾回收的，所以我們一般沒有必要對(duì)其進(jìn)行銷毀處理。

    （5）、不能應(yīng)對(duì)多線程環(huán)境：在多線程環(huán)境下，使用Singleton模式仍然有可能得到Singleton類的多個(gè)實(shí)例對(duì)象

    如果放在多線程環(huán)境下，問題就出來了。因?yàn)樵趦蓚€(gè)線程同時(shí)運(yùn)行GetInstance方法時(shí)，此時(shí)兩個(gè)線程判斷(uniqueInstance ==null)這個(gè)條件時(shí)都返回真，此時(shí)兩個(gè)線程就都會(huì)創(chuàng)建Singleton的實(shí)例，這樣就違背了我們單例模式初衷了。要想解決這個(gè)問題，只要讓GetInstance方法在同一時(shí)間只運(yùn)行一個(gè)線程運(yùn)行就好了，讓我們看看多線程Singleton模式的實(shí)現(xiàn)，代碼如下：

    上面這種解決方案確實(shí)可以解決多線程的問題，但是上面代碼對(duì)于每個(gè)線程都會(huì)對(duì)線程輔助對(duì)象locker加鎖之后再判斷實(shí)例是否存在，對(duì)于這個(gè)操作完全沒有必要的，因?yàn)楫?dāng)?shù)谝粋€(gè)線程創(chuàng)建了該類的實(shí)例之后，后面的線程此時(shí)只需要直接判斷（uniqueInstance==null）為假，此時(shí)完全沒必要對(duì)線程輔助對(duì)象加鎖之后再去判斷，所以上面的實(shí)現(xiàn)方式增加了額外的開銷，損失了性能，為了改進(jìn)上面實(shí)現(xiàn)方式的缺陷，我們只需要在lock語句前面加一句（uniqueInstance==null）的判斷就可以避免鎖所增加的額外開銷，這種實(shí)現(xiàn)方式我們就叫它 “雙重鎖定（Double Check）”，下面具體看看實(shí)現(xiàn)代碼的：

       volatile修飾：編譯器在編譯代碼的時(shí)候會(huì)對(duì)代碼的順序進(jìn)行微調(diào)，用volatile修飾保證了嚴(yán)格意義的順序。一個(gè)定義為volatile的變量是說這變量可能會(huì)被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會(huì)去假設(shè)這個(gè)變量的值了。精確地說就是，優(yōu)化器在用到這個(gè)變量時(shí)必須每次都小心地重新讀取這個(gè)變量的值，而不是使用保存在寄存器里的備份。

三、C#中實(shí)現(xiàn)了單例模式的類

    現(xiàn)在我們看看，如何使用C#語言的特性來實(shí)現(xiàn)單例的Singleton模式。

    內(nèi)聯(lián)初始化其實(shí)是把靜態(tài)的字段放到靜態(tài)構(gòu)造器去初始化。只要想訪問靜態(tài)字段，必定已經(jīng)在之前執(zhí)行了靜態(tài)構(gòu)造器。這樣也能夠精確地保證使用的時(shí)候一定能拿到實(shí)例，如果不使用也不會(huì)實(shí)例化對(duì)象，也就是延時(shí)加載的功能。他同樣能夠支持多線程環(huán)境，因?yàn)橹豢赡苡幸粋€(gè)線程執(zhí)行靜態(tài)構(gòu)造器，不可能有多個(gè)線程去執(zhí)行靜態(tài)構(gòu)造器，感覺就是程序已經(jīng)自動(dòng)為我們加鎖了。

     它的一點(diǎn)弊端就是它不支持參數(shù)化的實(shí)例化方法。在.NET里靜態(tài)構(gòu)造器只能聲明一個(gè)，而且必須是無參數(shù)的，私有的。因此這種方式只適用于無參數(shù)的構(gòu)造器。

     需要說明的是：HttpContext.Current就是一個(gè)單例，他們是通過Singleton的擴(kuò)展方式實(shí)現(xiàn)的，他們的單例也并不是覆蓋所有領(lǐng)域，只是針對(duì)某些局部領(lǐng)域中，是單例的，不同的領(lǐng)域中還是會(huì)有不同的實(shí)例。

四、Singleton模式的擴(kuò)展

     （1）、將一個(gè)實(shí)例擴(kuò)展到n個(gè)實(shí)例，例如對(duì)象池的實(shí)現(xiàn)。（n不是指無限個(gè)實(shí)例，而是固定的某個(gè)數(shù)）

     （2）、將new構(gòu)造器的調(diào)用轉(zhuǎn)移到其他類中，例如多個(gè)類協(xié)同工作環(huán)境中，某個(gè)局部環(huán)境只需要擁有某個(gè)類的一個(gè)實(shí)例。

     （3）、理解和擴(kuò)展Singleton模式的核心是“如何控制用戶使用new對(duì)一個(gè)類的實(shí)例構(gòu)造器的任意調(diào)用”。

五、單例模式的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)

      1、Singleton模式是限制而不是改進(jìn)類的創(chuàng)建。

      2、Singleton類中的實(shí)例構(gòu)造器可以設(shè)置為Protected以允許子類派生。

      3、Singleton模式一般不要支持Icloneable接口，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致多個(gè)對(duì)象實(shí)例，與Singleton模式的初衷違背。

      4、Singleton模式一般不要支持序列化，這也有可能導(dǎo)致多個(gè)對(duì)象實(shí)例，這也與Singleton模式的初衷違背。

      5、Singleton只考慮了對(duì)象創(chuàng)建的管理，沒有考慮到銷毀的管理，就支持垃圾回收的平臺(tái)和對(duì)象的開銷來講，我們一般沒必要對(duì)其銷毀進(jìn)行特殊的管理。

      6、理解和擴(kuò)展Singleton模式的核心是“如何控制用戶使用new對(duì)一個(gè)類的構(gòu)造器的任意調(diào)用”。

      7、可以很簡單的修改一個(gè)Singleton，使它有少數(shù)幾個(gè)實(shí)例，這樣做是允許的而且是有意義的。

       1】、單例模式的優(yōu)點(diǎn)：

             （1）、實(shí)例控制：Singleton 會(huì)阻止其他對(duì)象實(shí)例化其自己的 Singleton 對(duì)象的副本，從而確保所有對(duì)象都訪問唯一實(shí)例

             （2）、靈活性：因?yàn)轭惪刂屏藢?shí)例化過程，所以類可以更加靈活修改實(shí)例化過程

        2】、單例模式的缺點(diǎn)：

             （1）、開銷：雖然數(shù)量很少，但如果每次對(duì)象請求引用時(shí)都要檢查是否存在類的實(shí)例，將仍然需要一些開銷?？梢酝ㄟ^使用靜態(tài)初始化解決此問題。

             （2）、可能的開發(fā)混淆：使用 singleton 對(duì)象（尤其在類庫中定義的對(duì)象）時(shí)，開發(fā)人員必須記住自己不能使用 new 關(guān)鍵字實(shí)例化對(duì)象。因?yàn)榭赡軣o法訪問庫源代碼，因此應(yīng)用程序開發(fā)人員可能會(huì)意外發(fā)現(xiàn)自己無法直接實(shí)例化此類。

             （3）、對(duì)象的生存期：Singleton 不能解決刪除單個(gè)對(duì)象的問題。因?yàn)樗瑢?duì)該靜態(tài)的私有字段的引用，靜態(tài)字段是不能被CLR回收內(nèi)存的，該實(shí)例會(huì)和應(yīng)用程序生命周期一樣長，一直存在。

       3】、單例模式的使用場合：

            （1）、當(dāng)類只能有一個(gè)實(shí)例而且客戶可以從一個(gè)眾所周知的訪問點(diǎn)訪問它時(shí)。

            （2）、當(dāng)這個(gè)唯一實(shí)例應(yīng)該是通過子類化可擴(kuò)展的，并且客戶應(yīng)該無需更改代碼就能使用一個(gè)擴(kuò)展的實(shí)例時(shí)。

上述就是小編為大家分享的C#中怎么實(shí)現(xiàn)單例模式了，如果剛好有類似的疑惑，不妨參照上述分析進(jìn)行理解。如果想知道更多相關(guān)知識(shí)，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。

文章標(biāo)題：C#中怎么實(shí)現(xiàn)單例模式
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