單例模式：C# 設計模式系列教程

　　1. 描述：

保證一個類僅有一個實例，並提供一個訪問它的全局訪問點。

　2. 單例模式主要有3個特點，：

2.1 單例類確保自己只有一個實例。

2.2 單例類必須自己創建自己的實例。

2.3 單例類必須為其他對象提供唯一的實例。

　3. 實現方式：懶漢單例類和餓漢單例類

3.1 懶漢式單例類

對於懶漢模式，我們可以這樣理解：該單例類非常懶，只有在自身需要的時候才會行動，從來不知道及早做好準備。它在需要對象的時候，才判斷是否已有對象，如果沒有就立即創建一個對象，然後返回，如果已有對象就不再創建，立即返回。

懶漢模式只在外部對象第一次請求實例的時候才去創建。

3.2 餓漢式單例

對於餓漢模式，我們可以這樣理解：該單例類非常餓，迫切需要吃東西，所以它在類加載的時候就立即創建對象。

3.3 懶漢模式和餓漢模式的優缺點：

懶漢模式，它的.特點是運行時獲得對象的速度比較慢，但加載類的時候比較快。它在整個應用的生命週期只有一部分時間在佔用資源。

餓漢模式，它的特點是加載類的時候比較慢，但運行時獲得對象的速度比較快。它從加載到應用結束會一直佔用資源。

這兩種模式對於初始化較快，佔用資源少的輕量級對象來説，沒有多大的性能差異，選擇懶漢式還是餓漢式都沒有問題。但是對於初始化慢，佔用資源多的重量級對象來説，就會有比較明顯的差別了。所以，對重量級對象應用餓漢模式，類加載時速度慢，但運行時速度快；懶漢模式則與之相反，類加載時速度快，但運行時第一次獲得對象的速度慢。

從用户體驗的角度來説，我們應該首選餓漢模式。我們願意等待某個程序花較長的時間初始化，卻不喜歡在程序運行時等待太久，給人一種反應遲鈍的感覺，所以對於有重量級對象參與的單例模式，我們推薦使用餓漢模式。

而對於初始化較快的輕量級對象來説，選用哪種方法都可以。如果一個應用中使用了大量單例模式，我們就應該權衡兩種方法了。輕量級對象的單例採用懶漢模式，減輕加載時的負擔，縮短加載時間，提高加載效率；同時由於是輕量級對象，把這些對象的創建放在使用時進行，實際就是把創建單例對象所消耗的時間分攤到整個應用中去了，對於整個應用的運行效率沒有太大影響。

4. 代碼實現：

4.1 懶漢式

public class Singleton { private static Singleton m_Instance; private Singleton() { // 將默認構造函數定義為私有，防止外部調用它實例化別的對象 } public static Singleton GetInstance() { if (m_Instance == null) { m_Instance = new Singleton(); } return m_Instance; } }

4.2 餓漢式

// 定義為sealed防止派生，因為派生可能增加實例 public sealed class Singleton { private static readonly Singleton m_Instance = new Singleton(); private Singleton() { // 將默認構造函數定義為私有，防止外部調用它實例化別的對象 } public static Singleton GetInstance() { return m_Instance; } }

　5. 模式總結

5.1 優點：

防止在應用程序中實例化多個對象。這就節約了開銷，每個實例都要佔用一定的內存，創建對象時需要時間和空間。

5.2 缺點：

5.3 適用場合：

5.3.1 控制資源的使用，通過線程同步來控制資源的併發訪問；

5.3.2 控制實例產生的數量，達到節約資源的目的。

5.3.3 作為通信媒介使用，也就是數據共享，它可以在不建立直接關聯的條件下，讓多個不相關的兩個線程或者進程之間實現通信。

5.4 對設計原則的支持：

使用單例模式最核心的一點是體現了面向對象封裝特性中的“單一職責”原則。

　6. 補充: 在多線程開放過程中，對使用懶漢單例模式應防止兩個線程同時去實例化對象，這是有可能的。

下面給出解決方案

6.1 使用鎖機制

public class Singleton { private static Singleton m_Instance; static readonly object o = new object(); private Singleton() { // 將默認構造函數定義為私有，防止外部調用它實例化別的對象 } public static Singleton GetInstance() { lock (o) { if (m_Instance == null) { m_Instance = new Singleton(); } } return m_Instance; } }

使用鎖機制可以防止兩個線程同時創建對象，但這裏有個性能問題，每當一個線程訪問GetInstance()這個方法是，都要加鎖，這其實是沒必要的。

6.2 雙重鎖定

public class Singleton { private static Singleton m_Instance; static readonly object o = new object(); private Singleton() { // 將默認構造函數定義為私有，防止外部調用它實例化別的對象 } public static Singleton GetInstance() { // 這裏增加了一個判斷實例是否存在，只有在不存在時才給加鎖，也就是在這個實例的生命週期中只加過一次鎖 if (m_Instance == null) { lock (o) { if (m_Instance == null) { m_Instance = new Singleton(); } } } return m_Instance; } }

雙重鎖定保證了實例在它的生命週期中只被鎖定一次，因而它對性能不會有影響。