最近在設(shè)計(jì)模式的一些內(nèi)容，主要的參考書(shū)籍是《Head First 設(shè)計(jì)模式》，同時(shí)在學(xué)習(xí)過(guò)程中也查看了很多博客園中關(guān)于設(shè)計(jì)模式的一些文章的，在這里記錄下我的一些學(xué)習(xí)筆記，一是為了幫助我更深入地理解設(shè)計(jì)模式，二同時(shí)可以給一些初學(xué)設(shè)計(jì)模式的朋友一些參考。首先我介紹的是設(shè)計(jì)模式中比較簡(jiǎn)單的一個(gè)模式——單例模式（因?yàn)檫@里只牽涉到一個(gè)類(lèi)）
創(chuàng)新互聯(lián)建站從2013年開(kāi)始，是專(zhuān)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)公司，擁有項(xiàng)目網(wǎng)站設(shè)計(jì)制作、網(wǎng)站建設(shè)網(wǎng)站策劃，項(xiàng)目實(shí)施與項(xiàng)目整合能力。我們以讓每一個(gè)夢(mèng)想脫穎而出為使命，1280元洮南做網(wǎng)站,已為上家服務(wù),為洮南各地企業(yè)和個(gè)人服務(wù),聯(lián)系電話:18982081108說(shuō)到單例模式,大家第一反應(yīng)應(yīng)該就是——什么是單例模式？，從“單例”字面意思上理解為——一個(gè)類(lèi)只有一個(gè)實(shí)例，所以單例模式也就是保證一個(gè)類(lèi)只有一個(gè)實(shí)例的一種實(shí)現(xiàn)方法罷了(設(shè)計(jì)模式其實(shí)就是幫助我們解決實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中的方法, 該方法是為了降低對(duì)象之間的耦合度,然而解決方法有很多種,所以前人就總結(jié)了一些常用的解決方法為書(shū)籍,從而把這本書(shū)就稱(chēng)為設(shè)計(jì)模式)，下面給出單例模式的一個(gè)官方定義：確保一個(gè)類(lèi)只有一個(gè)實(shí)例,并提供一個(gè)全局訪問(wèn)點(diǎn)。為了幫助大家更好地理解單例模式,大家可以結(jié)合下面的類(lèi)圖來(lái)進(jìn)行理解,以及后面也會(huì)剖析單例模式的實(shí)現(xiàn)思路:
看完單例模式的介紹,自然大家都會(huì)有這樣一個(gè)疑問(wèn)——為什么要有單例模式的？它在什么情況下使用的？從單例模式的定義中我們可以看出——單例模式的使用自然是當(dāng)我們的系統(tǒng)中某個(gè)對(duì)象只需要一個(gè)實(shí)例的情況，例如:操作系統(tǒng)中只能有一個(gè)任務(wù)管理器,操作文件時(shí),同一時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)實(shí)例對(duì)其操作等,既然現(xiàn)實(shí)生活中有這樣的應(yīng)用場(chǎng)景,自然在軟件設(shè)計(jì)領(lǐng)域必須有這樣的解決方案了(因?yàn)檐浖O(shè)計(jì)也是現(xiàn)實(shí)生活中的抽象)，所以也就有了單例模式了。
了解完了一些關(guān)于單例模式的基本概念之后，下面就為大家剖析單例模式的實(shí)現(xiàn)思路的，因?yàn)樵谖易约簩W(xué)習(xí)單例模式的時(shí)候，咋一看單例模式的實(shí)現(xiàn)代碼確實(shí)很簡(jiǎn)單，也很容易看懂，但是我還是覺(jué)得它很陌生（這個(gè)可能是看的少的，或者自己在寫(xiě)代碼中也用的少的緣故），而且心里總會(huì)這樣一個(gè)疑問(wèn)——為什么前人會(huì)這樣去實(shí)現(xiàn)單例模式的呢？他們是如何思考的呢？后面經(jīng)過(guò)自己的琢磨也就慢慢理清楚單例模式的實(shí)現(xiàn)思路了，并且此時(shí)也不再覺(jué)得單例模式模式的，下面就分享我的一個(gè)剖析過(guò)程的：
我們從單例模式的概念（確保一個(gè)類(lèi)只有一個(gè)實(shí)例,并提供一個(gè)訪問(wèn)它的全局訪問(wèn)點(diǎn)）入手，可以把概念進(jìn)行拆分為兩部分：（1）確保一個(gè)類(lèi)只有一個(gè)實(shí)例；（2）提供一個(gè)訪問(wèn)它的全局訪問(wèn)點(diǎn)；下面通過(guò)采用兩人對(duì)話的方式來(lái)幫助大家更快掌握分析思路：
菜鳥(niǎo)：怎樣確保一個(gè)類(lèi)只有一個(gè)實(shí)例了？
老鳥(niǎo)：那就讓我?guī)湍惴治鱿拢銊?chuàng)建類(lèi)的實(shí)例會(huì)想到用什么方式來(lái)創(chuàng)建的呢？
新手：用new關(guān)鍵字啊，只要new下就創(chuàng)建了該類(lèi)的一個(gè)實(shí)例了，之后就可以使用該類(lèi)的一些屬性和實(shí)例方法了
老鳥(niǎo)：那你想過(guò)為什么可以使用new關(guān)鍵字來(lái)創(chuàng)建類(lèi)的實(shí)例嗎？
菜鳥(niǎo)：這個(gè)還有條件的嗎？........., 哦，我想起來(lái)了，如果類(lèi)定義私有的構(gòu)造函數(shù)就不能在外界通過(guò)new創(chuàng)建實(shí)例了（注：有些初學(xué)者就會(huì)問(wèn)，有時(shí)候我并沒(méi)有在類(lèi)中定義構(gòu)造函數(shù)為什么也可以使用new來(lái)創(chuàng)建對(duì)象，那是因?yàn)榫幾g器在背后做了手腳了，當(dāng)編譯器看到我們類(lèi)中沒(méi)有定義構(gòu)造函數(shù)，此時(shí)編譯器會(huì)幫我們生成一個(gè)公有的無(wú)參構(gòu)造函數(shù)）
老鳥(niǎo)：不錯(cuò)，回答的很對(duì)，這樣你的疑惑就得到解答了啊
菜鳥(niǎo)：那我要在哪里創(chuàng)建類(lèi)的實(shí)例了？
老鳥(niǎo)：你傻啊，當(dāng)然是在類(lèi)里面創(chuàng)建了（注：這樣定義私有構(gòu)造函數(shù)就是上面的一個(gè)思考過(guò)程的，要?jiǎng)?chuàng)建實(shí)例，自然就要有一個(gè)變量來(lái)保存該實(shí)例把，所以就有了私有變量的聲明,但是實(shí)現(xiàn)中是定義靜態(tài)私有變量,朋友們有沒(méi)有想過(guò)——這里為什么定義為靜態(tài)的呢?對(duì)于這個(gè)疑問(wèn)的解釋為：每個(gè)線程都有自己的線程棧，定義為靜態(tài)主要是為了在多線程確保類(lèi)有一個(gè)實(shí)例）
菜鳥(niǎo)：哦，現(xiàn)在完全明白了，但是我還有另一個(gè)疑問(wèn)——現(xiàn)在類(lèi)實(shí)例創(chuàng)建在類(lèi)內(nèi)部，那外界如何獲得該的一個(gè)實(shí)例來(lái)使用它了？
老鳥(niǎo)：這個(gè)，你可以定義一個(gè)公有方法或者屬性來(lái)把該類(lèi)的實(shí)例公開(kāi)出去了（注：這樣就有了公有方法的定義了，該方法就是提供方法問(wèn)類(lèi)的全局訪問(wèn)點(diǎn)）
通過(guò)上面的分析，相信大家也就很容易寫(xiě)出單例模式的實(shí)現(xiàn)代碼了，下面就看看具體的實(shí)現(xiàn)代碼（看完之后你會(huì)驚訝道：真是這樣的?。?/p>
////// 單例模式的實(shí)現(xiàn) /// public class Singleton { // 定義一個(gè)靜態(tài)變量來(lái)保存類(lèi)的實(shí)例 private static Singleton uniqueInstance; // 定義私有構(gòu)造函數(shù)，使外界不能創(chuàng)建該類(lèi)實(shí)例 private Singleton() { } ////// 定義公有方法提供一個(gè)全局訪問(wèn)點(diǎn),同時(shí)你也可以定義公有屬性來(lái)提供全局訪問(wèn)點(diǎn) /// ///public static Singleton GetInstance() { // 如果類(lèi)的實(shí)例不存在則創(chuàng)建，否則直接返回 if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new Singleton(); } return uniqueInstance; } }
上面的單例模式的實(shí)現(xiàn)在單線程下確實(shí)是完美的,然而在多線程的情況下會(huì)得到多個(gè)Singleton實(shí)例,因?yàn)樵趦蓚€(gè)線程同時(shí)運(yùn)行GetInstance方法時(shí)，此時(shí)兩個(gè)線程判斷(uniqueInstance ==null)這個(gè)條件時(shí)都返回真，此時(shí)兩個(gè)線程就都會(huì)創(chuàng)建Singleton的實(shí)例，這樣就違背了我們單例模式初衷了，既然上面的實(shí)現(xiàn)會(huì)運(yùn)行多個(gè)線程執(zhí)行，那我們對(duì)于多線程的解決方案自然就是使GetInstance方法在同一時(shí)間只運(yùn)行一個(gè)線程運(yùn)行就好了，也就是我們線程同步的問(wèn)題了(對(duì)于線程同步大家也可以參考我線程同步的文章),具體的解決多線程的代碼如下:
////// 單例模式的實(shí)現(xiàn) /// public class Singleton { // 定義一個(gè)靜態(tài)變量來(lái)保存類(lèi)的實(shí)例 private static Singleton uniqueInstance; // 定義一個(gè)標(biāo)識(shí)確保線程同步 private static readonly object locker = new object(); // 定義私有構(gòu)造函數(shù)，使外界不能創(chuàng)建該類(lèi)實(shí)例 private Singleton() { } ////// 定義公有方法提供一個(gè)全局訪問(wèn)點(diǎn),同時(shí)你也可以定義公有屬性來(lái)提供全局訪問(wèn)點(diǎn) /// ///public static Singleton GetInstance() { // 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)線程運(yùn)行到這里時(shí)，此時(shí)會(huì)對(duì)locker對(duì)象 "加鎖"， // 當(dāng)?shù)诙€(gè)線程運(yùn)行該方法時(shí)，首先檢測(cè)到locker對(duì)象為"加鎖"狀態(tài)，該線程就會(huì)掛起等待第一個(gè)線程解鎖 // lock語(yǔ)句運(yùn)行完之后（即線程運(yùn)行完之后）會(huì)對(duì)該對(duì)象"解鎖" lock (locker) { // 如果類(lèi)的實(shí)例不存在則創(chuàng)建，否則直接返回 if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new Singleton(); } } return uniqueInstance; } }
上面這種解決方案確實(shí)可以解決多線程的問(wèn)題,但是上面代碼對(duì)于每個(gè)線程都會(huì)對(duì)線程輔助對(duì)象locker加鎖之后再判斷實(shí)例是否存在，對(duì)于這個(gè)操作完全沒(méi)有必要的，因?yàn)楫?dāng)?shù)谝粋€(gè)線程創(chuàng)建了該類(lèi)的實(shí)例之后，后面的線程此時(shí)只需要直接判斷（uniqueInstance==null）為假，此時(shí)完全沒(méi)必要對(duì)線程輔助對(duì)象加鎖之后再去判斷，所以上面的實(shí)現(xiàn)方式增加了額外的開(kāi)銷(xiāo)，損失了性能，為了改進(jìn)上面實(shí)現(xiàn)方式的缺陷，我們只需要在lock語(yǔ)句前面加一句（uniqueInstance==null）的判斷就可以避免鎖所增加的額外開(kāi)銷(xiāo)，這種實(shí)現(xiàn)方式我們就叫它 “雙重鎖定”，下面具體看看實(shí)現(xiàn)代碼的：
////// 單例模式的實(shí)現(xiàn) /// public class Singleton { // 定義一個(gè)靜態(tài)變量來(lái)保存類(lèi)的實(shí)例 private static Singleton uniqueInstance; // 定義一個(gè)標(biāo)識(shí)確保線程同步 private static readonly object locker = new object(); // 定義私有構(gòu)造函數(shù)，使外界不能創(chuàng)建該類(lèi)實(shí)例 private Singleton() { } ////// 定義公有方法提供一個(gè)全局訪問(wèn)點(diǎn),同時(shí)你也可以定義公有屬性來(lái)提供全局訪問(wèn)點(diǎn) /// ///public static Singleton GetInstance() { // 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)線程運(yùn)行到這里時(shí)，此時(shí)會(huì)對(duì)locker對(duì)象 "加鎖"， // 當(dāng)?shù)诙€(gè)線程運(yùn)行該方法時(shí)，首先檢測(cè)到locker對(duì)象為"加鎖"狀態(tài)，該線程就會(huì)掛起等待第一個(gè)線程解鎖 // lock語(yǔ)句運(yùn)行完之后（即線程運(yùn)行完之后）會(huì)對(duì)該對(duì)象"解鎖" // 雙重鎖定只需要一句判斷就可以了 if (uniqueInstance == null) { lock (locker) { // 如果類(lèi)的實(shí)例不存在則創(chuàng)建，否則直接返回 if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new Singleton(); } } } return uniqueInstance; } }
理解完了單例模式之后，菜鳥(niǎo)又接著問(wèn)了：.NET FrameWork類(lèi)庫(kù)中有沒(méi)有單例模式的實(shí)現(xiàn)呢？
經(jīng)過(guò)查看，.NET類(lèi)庫(kù)中確實(shí)存在單例模式的實(shí)現(xiàn)類(lèi)，不過(guò)該類(lèi)不是公開(kāi)的，下面就具體看看該類(lèi)的一個(gè)實(shí)現(xiàn)的(該類(lèi)具體存在于System.dll程序集，命名空間為System,大家可以用反射工具Reflector去查看源碼的):
重慶分公司
重慶分公司
// 該類(lèi)不是一個(gè)公開(kāi)類(lèi)
// 但是該類(lèi)的實(shí)現(xiàn)應(yīng)用了單例模式
internal sealed class SR
{
private static SR loader;
internal SR()
{
}
// 主要是因?yàn)樵擃?lèi)不是公有，所以這個(gè)全部訪問(wèn)點(diǎn)也定義為私有的了
// 但是思想還是用到了單例模式的思想的
private static SR GetLoader()
{
if (loader == null)
{
SR sr = new SR();
Interlocked.CompareExchange(ref loader, sr, null);
}
return loader;
}
// 這個(gè)公有方法中調(diào)用了GetLoader方法的
public static object GetObject(string name)
{
SR loader = GetLoader();
if (loader == null)
{
return null;
}
return loader.resources.GetObject(name, Culture);
}
} 到這里，設(shè)計(jì)模式的單例模式就介紹完了，希望通過(guò)本文章大家可以對(duì)單例模式有一個(gè)更深的理解，并且希望之前沒(méi)接觸過(guò)單例模式或覺(jué)得單例模式陌生的朋友看完之后會(huì)驚嘆：原來(lái)如此！
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