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《设计模式之禅》学习之单例模式

2013年12月11日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2764字 ⁄ 字号 评论关闭
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      1 单线程单例模式  

       何为单例模式,顾名思义,单例就是单一,单独,独一的意思。故单例模式[Singleton Pattern]我问可以定义为:保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。通常我们可以让一个全部变量是的一个对象被访问,但是它不能防止你实例化多个对象。一个最好的办法就是,让类自身负责保存它的唯一实例。这个类可以保证

没有其它实例可以被创建,并且它可以提供一个访问该实例的方法。简而言之,就是类里面定一个私有的构造函数,外界就不能通过new 实例化了,对于外边代码,

在类里面可以写一个公有方法,用来返回一个类的实例。

        类图描述:

   

       代码实例:

       单例模式下的类的源代码:

    class Singleton
    {
        private static Singleton instance;
        /// <summary>
        /// 私有构造函数,外部不能访问
        /// </summary>
        private Singleton()
        {
        }
        /// <summary>
        /// 获得该类的对象实例的方法,是静态的方法
        /// </summary>
        /// <returns>该类的实例对象</returns>
        public static Singleton GetInstance()
        {
            if (instance == null)
            {
                instance = new Singleton(); 
            }
            return instance;
        }
    }

    
        测试的代码:

     

  class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Singleton s1 = Singleton.GetInstance();
            Singleton s2 = Singleton.GetInstance();

            if (s1 == s2)
            {
                Console.WriteLine("两个对象是相同的实例");
            }
            Console.ReadKey();
        }
    }

    测试结果:

       

  2 多线程单例模式

           在多线程的程序中,多线程同事访问Singleton类,調用GetInstance方法,会造成数据校验一致性遭到破坏,业务逻辑也会变得混乱。怎么修改呢,修改的方案很多,在这里仅较介绍几种常用的方案。

       方案一:静态初始化方法。“C#与公共语言运行库也提供了一种‘静态初始化’方法,这种方法不需要开发人员显示地编写线程安全代码,即可以解决多线程环境下它是不安全的问题。【MSDN】”,更改Singleton类,声明私有成员时候,直接new一个对象传给类的成员变量instance,你要的时候直接去調用,GetInstance方法,直接返回该类的实例化对象,问题解决,更改代码如下:

public sealed class Singleton//阻止派生,继承此类的子类可能会增加实例
    {
        private static readonly  Singleton instance = new Singleton();//首次引用类的任何成员时,创建实例,CLR负责变量初始化
        /// <summary>
        /// 私有构造函数,外部不能访问
        /// </summary>
        private Singleton()
        {
        }
        /// <summary>
        /// 获得该类的对象实例的方法,是静态的方法
        /// </summary>
        /// <returns>该类的实例对象</returns>
        public static Singleton GetInstance()
        {
            //if (instance == null)
            //{
            //    instance = new Singleton(); 
            //}
            return instance;
        }
    }

      方案二:给进程加锁,解决该方法。解释一下lock,"lock是确保当一个线程位于代码的临界区时,另一个现成不进入临界区。如果其他线程试图进入锁定的代码,则他将一直等待(即被阻止),只到该对象被释放。【MSDN】",修改后的代码如下,

    

 public class Singleton
    {
        private static  Singleton instance;
        //程序运行时,创建一个静态只读的进程辅助对象
        private static readonly object syncRoot = new object();
        /// <summary>
        /// 私有构造函数,外部不能访问
        /// </summary>
        private Singleton()
        {
        }
        /// <summary>
        /// 获得该类的对象实例的方法,是静态的方法
        /// </summary>
        /// <returns>该类的实例对象</returns>
        public static Singleton GetInstance()
        {
            //在同一时刻加锁的进程的部分只有一个进程可以进入
            lock (syncRoot)
            {
                if (instance == null)
                {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
            return instance;
        }
    }

        方法三:双重锁定,在实例未被创建的时候加锁,可以保证线程的安全。代码如下(注意区别不同之处),

  

 private static  Singleton instance;
        //程序运行时,创建一个静态只读的进程辅助对象
        private static readonly object syncRoot = new object();
        /// <summary>
        /// 私有构造函数,外部不能访问
        /// </summary>
        private Singleton()
        {
        }
        /// <summary>
        /// 获得该类的对象实例的方法,是静态的方法
        /// </summary>
        /// <returns>该类的实例对象</returns>
        public static Singleton GetInstance()
        {
            //在同一时刻加锁的进程的部分只有一个进程可以进入
            if (instance == null)
            {
                lock (syncRoot)
                {
                    if (instance == null)
                    {
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }

        肯定会有人问,在外面已经判断了instance实例是否存在,为什么在lock里面,还要进行一次instance实例是否存在的判断呢 ?

        呵呵,仔细分析一下便可明白。对于instance已经存在,直接返回,没有问题。当instance为null时,并且同时有两个现成调用GetInstance方法,他们将都可以通过第一重instance == null 的判断,然后由于lock机制,这两个现成只有一个进入,另一个排队,必须在要其中的一个进入并出来之后,另一个才能进入。而此时如果没有第二重的判断,第二个现成还可以继续创建新的实例,没有达到目的,故需要第二重的判断。

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