WebCast听课录（3）

课程名：C#面向对象设计模式纵横谈2. Singleton单件（创建型模式）
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模式分类

从目的来看：

– 创建型（Creational）模式：负责对象创建。

– 结构型（Structural）模式：处理类与对象间的组合。

– 行为型（Behavioral）模式：类与对象交互中的职责分配。

从范围来看：

– 类模式处理类与子类的静态关系。

– 对象模式处理对象间的动态关系。

动机（Motivation）

在软件系统中，经常有这样一些特殊的类，必须保证它们在系统中只存在一个实例，才能确保它们的逻辑正确性、以及良好的效率。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？这应该是类设计者的责任，而不是使用者的责任。

意图（Intent）

保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点。——《设计模式》GoF

结构（Structure）

单线程Singleton 模式实现

/**////<summary>
///单线程Singleton类
///</summary>

publicclassSingleton
{
privatestaticSingletoninstance=null;

privateSingleton()
{
}

publicstaticSingletonInstance
{
get
{
if(instance==null)
instance=newSingleton();

returninstance;
}
}
staticvoidMain(string[]args)
{
Singletonst1=Singleton.Instance;

Singletonst2=Singleton.Instance;

Console.WriteLine(Object.ReferenceEquals(st1,st2)==true);


}

单线程Singleton模式的几个要点

. Singleton 模式中的实例构造器可以设置为protected以允许子类派生。

. Singleton 模式一般不要支持ICloneable接口，因为这可能会导致多个对象实例，与Singleton模式的初衷违背。

. Singleton 模式一般不要支持序列化，因为这也有可能导致多个对象实例，同样与Singleton模式的初衷违背。因为序列化对象到磁盘后，再反序列化就可以生成一个新对象出来，并且是原对象的深度拷贝。

. Singletom 模式只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。

. 不能应对多线程环境：在多线程环境下，使用Singleton模式仍然有可能得到Singleton类的多个实例对象。

多线程Singleton 模式实现

/**////<summary>
///多线程Singleton类
///</summary>
publicclassSingleton
{
privatestaticvolatileSingletoninstance=null;

privatestaticobjectlockHelper=newobject();

privateSingleton()
{
}

publicstaticSingletonInstance
{
get
{
if(instance==null)
{
lock(lockHelper)
{//双检查
if(instance==null)
{
instance=newSingleton();
}

}
}
returninstance;
}
}

}

其中，volatile 关键字指示字段可由操作系统、硬件或并发执行的线程在程序中进行修改。

使用.NET类型初始化机制实现多线程Singleton 模式

使用了静态构造器，.net framework可以提供内建的机制确保多线程访问时不会产生多个实例。

/**////<summary>
///多线程Singleton类
///</summary>
publicclassSingleton
{
publicstaticreadonlySingletonInstance=newSingleton();

privateSingleton()
{
}
}

与下面的类是等同的：

/**////<summary>
///多线程Singleton类
///</summary>

publicclassSingleton
{
publicstaticreadonlySingletonInstance;

staticSingleton()
{
Instance=newSingleton();
}

privateSingleton()
{
}
}

Singleton模式扩展

. 将一个实例扩展到n个实例，例如对象池的实现。

. 将new 构造器的调用转移到其他类中，例如多个类协同工作环境中，某个局部环境只需要拥有某个类的一个实例。

. 理解和扩展Singleton模式的核心是“如何控制用户使用new对一个类的实例构造器的任意调用”。

.NET框架中的Singleton应用

Class1c1=newClass1();
Class1c2=newClass1();

Typet1=c1.GetType();
Typet2=c2.GetType();

if(t1==t2)
Console.WriteLine("typeequal");

这里GetType()内部就是扩展了Singleton模式，从而确保只有一种type。再例如：HttpContext.Current也是一个Singleton的实例。

课后心得：

1，使用了静态构造器，.net framework可以提供内建的机制确保多线程访问时不会产生多个实例。

2，初步了解使用idasm查看汇编出的代码结构，如下图：

3，思考：

考虑单线程的Singleton模式：

publicclassSingleton
{
privatestaticSingletoninstance;

privateintx;
privateinty;

privateSingleton(intx,inty)
{
this.x=x;
this.y=y;
}

publicintX
{
get
{
returnthis.x;
}
}

publicstaticSingletonGetInstance(intx,inty)
{
if(instance==null)
{
instance=newSingleton(x,y);
}
returninstance;
}
}

staticvoidMain(string[]args)
{
Singletonst1=Singleton.GetInstance(100,200);

Singletonst2=Singleton.GetInstance(399,399);

Console.WriteLine(st1.X);

Console.WriteLine(st2.X);
}

会是什么结果呢？答案是都是100，因为.net的内建机制可以确保只会调用一次实例化过程，而不会受到你以后传的参数的影响。那你硬是想以后的参数修改也要有效，怎么办呢？很简单，只要修改如下：

publicstaticSingletonGetInstance(intx,inty)
{
if(instance==null)
{
instance=newSingleton(x,y);
}
else
{
instance.x=x;
instance.y=y;
}
returninstance;
}

那如果想在多线程模式中实现，又当如何呢？由于它是静态的构造函数，因此不能够直接传参数给构造函数，因此只有放出公共属性给外部调用。

publicclassstaticSingleton
{

privateintx;
privateinty;

publicstaticreadonlystaticSingletonInstance=newstaticSingleton();
publicintX
{
get
{
returnthis.x;
}
set
{
this.x=x;
}
}

publicintY
{
get
{
returnthis.y;
}
set
{
this.y=y;
}
}

privatestaticSingleton()
{
}
}
staticvoidMain(string[]args)
{
staticSingletonst1=staticSingleton.Instance;
st1.X=100;
st1.Y=200;

Console.WriteLine(st1.X);
}