单例模式及常见写法分析（设计模式01）

保证一个类仅有一个实例。并提供一个该实例的全局訪问点。
——《设计模式》

单例模式的概念非常easy。以下以C#语言为样例，列出常见单例写法的优缺点。

1、简单实现

public sealed class Singleton
{
static Singleton instance = null;

public void Show()
{
Console.WriteLine(  "instance function");
}
private Singleton()
{
}

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

评注：

对于线程来说不安全
单线程中已满足要求
长处:
由于实例是在 Instance 属性方法内部创建的。因此类能够使用附加功能
直到对象要求产生一个实例才执行实例化；这样的方法称为“惰性实例化”。

惰性实例化避免了在应用程序启动时实例化不必要的 singleton。

2、线程的安全

public sealed class Singleton
{
static Singleton instance = null;
private static readonly object padlock = new object();

private Singleton()
{
}

public static Singleton Instance
{
get
{
lock (padlock)
{
if (instance == null)
{
instance = new Singleton();
}
}

return instance;
}
}
}

评注： 同一个时刻加了锁的那部分程序仅仅有一个线程能够进入
对象实例由最先进入的那个线程创建
后来的线程在进入时（instence == null）为假，不会再去创建对象实例
添加了额外的开销，损失了性能

3、双重锁定

public sealed class Singleton
{
static Singleton instance = null;
private static readonly object padlock = new object();

private Singleton()
{
}

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

评注：

多线程安全
线程不是每次都加锁
同意实例化延迟到第一次訪问对象时发生

4、静态初始化

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

评注：

依赖公共语言执行库负责处理变量初始化
公共静态属性为訪问实例提供了一个全局訪问点
对实例化机制的控制权较少(.NET代为实现)
静态初始化是在 .NET 中实现 Singleton 的首选方法

小注：

静态构造函数既没有訪问修饰符，C#会自己主动把他们标记为private。之所以必须标记为private。

是为了阻止开发者写的代码调用它，对它的调用总是由CLR负责的。

5、延迟初始化

public sealed class Singleton
{
private Singleton()
{
}
public static Singleton Instance
{
get
{
return Nested.instance;
}
}

public static void Hello()
{
}

private class Nested
{
internal static readonly Singleton instance = null;
static Nested()
{
instance = new Singleton();
}
}
}

评注：

初始化工作由Nested类的一个静态成员来完毕，这样就实现了延迟初始化。

由于静态函数的调用时机，是在类被实例化或者静态成员被调用的时候进行调用。并且是由.net框架来调用静态构造函数来初始化静态成员变量。 所以，假设依照写法四来写。再调用Hello方法的时候，就会实例化出来Singleton实例，这不是我们想看到的。由于我们有可能仅仅是想用Hello方法，而不是别的。

注意事项：

1、Singleton模式中的实例构造器能够设置为protected以同意子类派生。
2、Singleton模式一般不要支持ICloneable接口，由于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，由于这也有可能导致多个对象实例，相同与Singleton模式的初衷违背。
4、Singletom模式仅仅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。

总结：

1、Singleton模式是限制而不是改进类的创建。
2、理解和扩展Singleton模式的核心是“怎样控制用户使用new对一个类的构造器的随意调用”。
3、能够非常easy的改动一个Singleton，使它有少数几个实例。这样做是同意的并且是有意义的。

作者：jiankunking 出处：http://blog.csdn.net/jiankunking

本文部分内容来自网络，截图部分来自《CLR.via.C#第三版》