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步步为营 .NET 设计模式学习笔记 四、Singleton(单例模式)
阅读量:5865 次
发布时间:2019-06-19

本文共 5773 字,大约阅读时间需要 19 分钟。

概述
Singleton模式要求一个类有且仅有一个实例,并且提供了一个全局的访问点。这就提出了一个问题:如何绕过常规的构造器,提供一种机制来保证一个类只有一个实例?客户程序在调用某一个类时,它是不会考虑这个类是否只能有一个实例等问题的,所以,这应该是类设计者的责任,而不是类使用者的责任。
从另一个角度来说,Singleton模式其实也是一种职责型模式。因为我们创建了一个对象,这个对象扮演了独一无二的角色,在这个单独的对象实例中,它集中了它所属类的所有权力,同时它也肩负了行使这种权力的职责!
意图
 
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。
模型图
 
逻辑模型图:
2011040514150645.jpg
物理模型图:<Design Pattern>Singleton示例
2011040514163062.jpg
比较:
我们先对四种方式针对它们的优缺点进行一个比较:
  方法一:
  public sealed class Singleton
  {
  private static readonly Singleton instance = new Singleton();
  private Singleton(){}
  public static Singleton Instance
  {
  get
  {
  return instance;
  }
  }
  }
  优点:简单明了
  缺点:耗费资源
  方法二:
  public sealed class ClassicSingleton
  {
  private static ClassicSingleton instance;
  private static object syncRoot = new Object();
  private ClassicSingleton() { }
  public static ClassicSingleton Instance
  {
  get
  {
  if (instance == null)
  {
  lock (syncRoot)
  {
  if (instance == null)
  {
  //...custom code
  instance = new ClassicSingleton();
  }
  }
  }
  return instance;
  }
  }
  }
  优点:节省资源
  缺点:代码冗长
  方法三:
  public sealed class Singleton
  {
  static Singleton(){Instance = new Singleton();}
  private Singleton(){}
  public static Singleton Instance{get; private set;}
  }
  优点:既节省资源,又简单明了
  缺点:线程不安全
  方法四:
  public class Singleton
  {
  private static Singleton instance;
  // Added a static mutex for synchronising use of instance.
  private static System.Threading.Mutex mutex;
  private Singleton() { }
  static Singleton()
  {
  instance = new Singleton();
  mutex = new System.Threading.Mutex();
  }
  public static Singleton Acquire()
  {
  mutex.WaitOne();
  return instance;
  }
  // Each call to Acquire() requires a call to Release()
  public static void Release()
  {
  mutex.ReleaseMutex();
  }
  }
  优点:既节省资源,又简单明了,线程也安全了(一箭三雕)
  缺点:轻微冗长
以下是我们的示例:
在玩网游时,计算玩家在线人数,因为游对有很多大区,这时我们要用到单例模式.
首先新建Example.cs:
public sealed class Example    {        ///         /// 定义一个静态的Example        ///         private static  Example SingleExample=new Example ();        private int SumCount = 0;        //私有构造函数        private Example()        {         /线程延迟2000毫秒         Thread.Sleep(2000);         }        //析构函数,避免最终都没有执行Dispose         ~Example()        {            this.Dispose();        }        private void Dispose()        {            SingleExample = null;        }        ///         /// 获取Example类型        ///         /// 
public static Example GetExample() { if (SingleExample == null) SingleExample = new Example(); return SingleExample; } /// /// 记数加1 /// public void AddCount() { SumCount++; } /// /// 返回记数 /// ///
public int GetCount() { return SumCount; } }
然后新建CountUserComeIn.cs:
 
public  class CountUserComeIn    {        ///         /// 用于返回信息        ///         public  StringBuilder strBuilder = new StringBuilder();        public CountUserComeIn()        {                 }        ///         /// 调用Example        ///         public void GetUserComeIn()        {                       Example example = Example.GetExample();            for (int i = 1; i <= 5; i++)            {                example.AddCount();                strBuilder.AppendLine("现在的大区是:" + Thread.CurrentThread.Name);                strBuilder.AppendLine("现在共有" + example.GetCount() + "个玩家进入系统.");            }        }        ///         /// 新建三个实例        ///         public void Start()        {            Thread thread = Thread.CurrentThread;            thread.Name = "华北区";            Thread threadone = new Thread(new ThreadStart(GetUserComeIn));            threadone.Name = "华东区";            Thread threadtwo = new Thread(new ThreadStart(GetUserComeIn));            threadtwo.Name = "华南区";            Thread threadthree = new Thread(new ThreadStart(GetUserComeIn));            threadthree.Name = "华中区";            threadone.Start();            threadtwo.Start();            threadthree.Start();             GetUserComeIn();        }    }
 
然后调用:
public partial class Run : Form    {        public Run()        {            InitializeComponent();        }        private void btnRun_Click(object sender, EventArgs e)        {            //ISaaSProcess process = new EmailEngine();            //process.StartProcess();            //process.StopProcess();            //foreach (string result in process.GetResult())            //{            //    rtbResult.AppendText(result + "\n");            //}            //BuyComputer myBuy = new BuyComputer(new lenovo());            // rtbResult.AppendText(myBuy.ShowComputerConfigure());            //myBuy = new BuyComputer(new HP());            // rtbResult.AppendText(myBuy.ShowComputerConfigure());            CountUserComeIn CountUser = new CountUserComeIn();            CountUser.Start();            rtbResult.AppendText(CountUser.strBuilder.ToString());        }    }
最近显示的结果:
2011040514311468.jpg
要注意以下三点:
实现要点
        1、 Singleton模式是限制而不是改进类的创建。
        2、Singleton类中的实例构造器可以设置为Protected以允许子类派生。
        3、Singleton模式一般不要支持Icloneable接口,因为这可能导致多个对象实例,与Singleton模式的初衷违背。
        4、Singleton模式一般不要支持序列化,这也有可能导致多个对象实例,这也与Singleton模式的初衷违背。
        5、Singleton只考虑了对象创建的管理,没有考虑到销毁的管理,就支持垃圾回收的平台和对象的开销来讲,我们一般没必要对其销毁进行特殊的管理。
        6、 理解和扩展Singleton模式的核心是“如何控制用户使用new对一个类的构造器的任意调用”。 
        7、可以很简单的修改一个Singleton,使它有少数几个实例,这样做是允许的而且是有意义的。
优点
         实例控制:Singleton 会阻止其他对象实例化其自己的 Singleton 对象的副本,从而确保所有对象都访问唯一实例
         灵活性:因为类控制了实例化过程,所以类可以更加灵活修改实例化过程
缺点
        开销:虽然数量很少,但如果每次对象请求引用时都要检查是否存在类的实例,将仍然需要一些开销。可以通过使用静态初始化解决此问题,上面的五种实现方式中已经说过了。
          可能的开发混淆:使用 singleton 对象(尤其在类库中定义的对象)时,开发人员必须记住自己不能使用 new 关键字实例化对象。因为可能无法访问库源代码,因此应用程序开发人员可能会意外发现自己无法直接实例化此类。
         对象的生存期:Singleton 不能解决删除单个对象的问题。在提供内存管理的语言中(例如基于 .NET Framework 的语言),只有 Singleton 类能够导致实例被取消分配,因为它包含对该实例的私有引用。在某些语言中(如 C++),其他类可以删除对象实例,但这样会导致 Singleton 类中出现悬浮引用。
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