HeadFirst设计模式读书笔记(5)-单例模式

单例模式：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

应用场景：数据库连接、线程池、缓存、对话框、处理偏好设置、注册表的对象、日志对象、充当打印机、显卡等设备的驱动程序对象、任务管理器、网站的计数器、Web应用的配置对象的读取、操作系统的文件系统。

几种实现方法代码：

(1)简单的实现(惰性实例化)

public sealed class Singleton
    {
        private Singleton() { }

        private static Singleton instance = null;

        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                if (instance == null)
                {
                    instance = new Singleton();
                }
                return instance;
            }
        }
    }

简单实现对于线程来说是不安全的，因为在多线程的情况下，有可能产生多个Singleton实例。多线程的情况下，如果多个线程都去判断（instance == null），而它们都还没有创建实例的情况下，就会产生多个Singleton实例。对于简单实现来讲，Singleton实例化并不是应用程序启动就创建，所以我们把它叫做“惰性实例化”，这能避免应用程序启动时实例化不必要的实例。

(2)线程安全的实现

public sealed class Singleton
    {
        private Singleton() { }

        private static Singleton instance = null;
        private static readonly object padLock = new object();

        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                lock (padLock)
                {
                    if (instance == null)
                    {
                        instance = new Singleton();
                    }
                    return instance;
                }
            }
        }
    }

安全的线程，这是对简单实例的补充。因为提供了加锁lock()的操作，这就能确保只有一个线程进入。但是加锁需要增加额外的开销，损失性能。

(3)双重锁定检查

public sealed class Singleton
    {
        public Singleton() { }

        private static Singleton instance = null;
        private static readonly object padLock = new object();

        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                if (instance == null)
                {
                    lock (padLock)
                    {
                        if (instance == null)
                        {
                            instance = new Singleton();
                        }
                    }
                }
                return instance;
            }
        }
    }

双重锁定检查在安全的线程上面又进行了改进，主要是考虑了每次加锁会增加额外的开销，影响性能。所以在加锁前再判断Singleton有没有被实例化。这样，它就能减少很多的额外开销且是线程安全的。实际上，应用程序很少需要上面方式的实现。这种方式仍然有很多缺点：无法实现延迟初始化。大多数情况下我们会使用静态初始化的方式。

(4)静态初始化

public sealed class Singleton
    {
        static readonly Singleton instance = new Singleton();

        private Singleton() { }

        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                return instance;
            }
        }
    }

静态初始化，是在 .NET 中实现 Singleton 的首选方法。

(5)延迟初始化

public sealed class Singleton
    {
        public Singleton() { }

        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                return Delay.DelayInstance;
            }
        }
    }

    public sealed class Delay
    {
        private static readonly Singleton delayInstance = new Singleton();
        private Delay() { }

        public static Singleton DelayInstance
        {
            get
            {
                return delayInstance;
            }
        }
    }

把实例化的工作交给Delay类开实现，这样Singleton类就实现了延迟初始化。这种方式具有很多的优势，是值得推荐的一种实现方式。但是这种方式就需要开发人员记住不能使用new关键字实例化Singleton。