单例模式6种实现

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?????? 单件模式（Singleton）：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。

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1.1.2 正文

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图1单例模式（Singleton）结构图

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?????? 单例模式（Singleton）是几个创建模式中最对立的一个，它的主要特点不是根据用户程序调用生成一个新的实例，而是控制某个类型的实例唯一性，通过上图我们知道它包含的角色只有一个，就是Singleton，它拥有一个私有构造函数，这确保用户无法通过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。

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图2单例模式（Singleton）逻辑模型

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?????? 接下来我们将介绍6中不同的单例模式（Singleton）的实现方式。这些实现方式都有以下的共同点：

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有一个私有的无参构造函数，这可以防止其他类实例化它，而且单例类也不应该被继承，如果单例类允许继承那么每个子类都可以创建实例，这就违背了Singleton模式“唯一实例”的初衷。 单例类被定义为sealed,就像前面提到的该类不应该被继承，所以为了保险起见可以把该类定义成不允许派生，但没有要求一定要这样定义。 一个静态的变量用来保存单实例的引用。 一个公有的静态方法用来获取单实例的引用，如果实例为null即创建一个。

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版本一线程不安全

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图3 Test类的IL代码
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图4 Test类的IL代码
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?????? 通过上面Test类的IL代码的区别我们发现，当Test类包含静态字段，而且没有定义静态的构造函数时，该类会被标记为beforefieldinit。
?????? 现在也许有人会问：“被标记为beforefieldinit和没有标记的有什么区别呢”？OK现在让我们通过下面的具体例子看一下它们的区别吧！
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图5输出结果
??? 接着我们在Main()方法中添加string y = Test.x，如下：
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图6 输出结果
??????? 通过上面的输出结果，大家可以发现静态字段的初始化跑到了静态方法调用之前，Wo难以想象啊！
??????? 最后我们在Test类中添加一个静态构造函数如下：
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图7 输出结果
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?????? 理论上，type initializer应该发生在”Echo!”之后和”After echo”之前，但这里却出现了不唯一的结果，只有当Test类包含静态构造函数时，才能确保type initializer的初始化发生在”Echo!”之后和”After echo”之前。
所以说要确保type initializer发生在被字段引用时，我们应该给该类添加静态构造函数。接下来让我们介绍单例模式的静态方式。
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静态初始化
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图8静态初始化IL代码
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??????? 首先这里没有beforefieldinit的修饰符，由于我们添加了静态构造函数当静态字段被引用时才进行初始化，因此即便很多线程试图引用_instance，也需要等静态构造函数执行完并把静态成员_instance实例化之后可以使用。
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延迟初始化
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? 上面负载平衡器类LoadBalancer我们使用静态初始化方式实现单例模式（Singleton）。
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图9 LoadBalancer输出结果
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1.1.3 总结
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单例模式的优点：
单例模式（Singleton）会控制其实例对象的数量，从而确保访问对象的唯一性。
实例控制：单例模式防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例。 伸缩性：因为由类自己来控制实例化进程，类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。 
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单例模式的缺点：
系统开销。虽然这个系统开销看起来很小，但是每次引用这个类实例的时候都要进行实例是否存在的检查。这个问题可以通过静态实例来解决。 开发混淆。当使用一个单例模式的对象的时候（特别是定义在类库中的），开发人员必须要记住不能使用new关键字来实例化对象。因为开发者看不到在类库中的源代码，所以当他们发现不能实例化一个类的时候会很惊讶。 对象生命周期。单例模式没有提出对象的销毁。在提供内存管理的开发语言（比如，基于.NetFramework的语言）中，只有单例模式对象自己才能将对象实例销毁，因为只有它拥有对实例的引用。在各种开发语言中，比如C++，其它类可以销毁对象实例，但是这么做将导致单例类内部的指针指向不明。 
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单例适用性
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。反之，如果一个类可以有几个实例共存，就不要使用单例模式。
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。
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参考：
http://csharpindepth.com/Articles/General/Singleton.aspx
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