单例模式：Singleton Pattern(转自阿良.NET)

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：



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。

// Singleton pattern -- Structural example
[/b]using[/b] System;

// "Singleton"
[/b]class[/b] Singleton
{
// Fields
[/b]  private[/b] static[/b] Singleton instance;

// Constructor
[/b]  protected[/b] Singleton() {}

// Methods
[/b]  public[/b] static[/b] Singleton Instance()
{
// Uses "Lazy initialization"
[/b]    if[/b]( instance == null[/b] )
instance = new[/b] Singleton();

return[/b] instance;
}
}

/**/[/b]/// <summary>
/// Client test
[/b]/// </summary>
[/b]public[/b] class[/b] Client
{
public[/b] static[/b] void[/b] Main()
{
// Constructor is protected -- cannot use new
[/b]    Singleton s1 = Singleton.Instance();
Singleton s2 = Singleton.Instance();

if[/b]( s1 == s2 )
Console.WriteLine( "The same instance"[/b] );
}
}

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。

// Singleton pattern -- Real World example
[/b]
using[/b] System;
using[/b] System.Collections;
using[/b] System.Threading;

// "Singleton"
[/b]class[/b] LoadBalancer
{
// Fields
[/b]  private[/b] static[/b] LoadBalancer balancer;
private[/b] ArrayList servers = new[/b] ArrayList();
private[/b] Random random = new[/b] Random();

// Constructors (protected)
[/b]  protected[/b] LoadBalancer()
{
// List of available servers
[/b]    servers.Add( "ServerI"[/b] );
servers.Add( "ServerII"[/b] );
servers.Add( "ServerIII"[/b] );
servers.Add( "ServerIV"[/b] );
servers.Add( "ServerV"[/b] );
}

// Methods
[/b]  public[/b] static[/b] LoadBalancer GetLoadBalancer()
{
// Support multithreaded applications through
[/b]    // "Double checked locking" pattern which avoids
[/b]    // locking every time the method is invoked
[/b]    if[/b]( balancer == null[/b] )
{
// Only one thread can obtain a mutex
[/b]      Mutex mutex = new[/b] Mutex();
mutex.WaitOne();

if[/b]( balancer == null[/b] )
balancer = new[/b] LoadBalancer();

mutex.Close();
}
return[/b] balancer;
}

// Properties
[/b]  public[/b] string[/b] Server
{
get[/b]
{
// Simple, but effective random load balancer
[/b]      int[/b] r = random.Next( servers.Count );
return[/b] servers[ r ].ToString();
}
}
}

/**/[/b]/// <summary>
/// SingletonApp test
[/b]/// </summary>
[/b]///
[/b]public[/b] class[/b] SingletonApp
{
public[/b] static[/b] void[/b] Main( string[/b][] args )
{
LoadBalancer b1 = LoadBalancer.GetLoadBalancer();
LoadBalancer b2 = LoadBalancer.GetLoadBalancer();
LoadBalancer b3 = LoadBalancer.GetLoadBalancer();
LoadBalancer b4 = LoadBalancer.GetLoadBalancer();

// Same instance?
[/b]    if[/b]( (b1 == b2) && (b2 == b3) && (b3 == b4) )
Console.WriteLine( "Same instance"[/b] );

// Do the load balancing
[/b]    Console.WriteLine( b1.Server );
Console.WriteLine( b2.Server );
Console.WriteLine( b3.Server );
Console.WriteLine( b4.Server );
}
}

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：

sealed[/b] class[/b] Singleton
{
private[/b] Singleton();
public[/b] static[/b] readonly[/b] Singleton Instance=new[/b] Singleton();
}

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：http://www.cnblogs.com/huqingyu/archive/2004/07/09/22721.aspx ）

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：《Exploring the Singleton Design Pattern》

方法二：

既然方法一存在问题，我们还有其它办法。

public[/b] sealed[/b] class[/b] Singleton
{
Singleton()
{
}

public[/b] static[/b] Singleton GetInstance()
{
return[/b] Nested.instance;
}

class[/b] Nested
{
// Explicit static constructor to tell C# compiler
[/b]    // not to mark type as beforefieldinit
[/b]    static[/b] Nested()
{
}

internal[/b] static[/b] readonly[/b] Singleton instance = new[/b] Singleton();
}
}

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：《Implementing the Singleton Pattern in C#》。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。