C# 設(shè)計(jì)模式系列教程-單例模式
1. 描述:
保證一個(gè)類(lèi)僅有一個(gè)實(shí)例,并提供一個(gè)訪(fǎng)問(wèn)它的全局訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)。
2. 單例模式主要有3個(gè)特點(diǎn),:
2.1 單例類(lèi)確保自己只有一個(gè)實(shí)例。
2.2 單例類(lèi)必須自己創(chuàng)建自己的實(shí)例。
2.3 單例類(lèi)必須為其他對(duì)象提供唯一的實(shí)例。
3. 實(shí)現(xiàn)方式:懶漢單例類(lèi)和餓漢單例類(lèi)
3.1 懶漢式單例類(lèi)
對(duì)于懶漢模式,我們可以這樣理解:該單例類(lèi)非常懶,只有在自身需要的時(shí)候才會(huì)行動(dòng),從來(lái)不知道及早做好準(zhǔn)備。它在需要對(duì)象的時(shí)候,才判斷是否已有對(duì)象,如果沒(méi)有就立即創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象,然后返回,如果已有對(duì)象就不再創(chuàng)建,立即返回。
懶漢模式只在外部對(duì)象第一次請(qǐng)求實(shí)例的時(shí)候才去創(chuàng)建。
3.2 餓漢式單例
對(duì)于餓漢模式,我們可以這樣理解:該單例類(lèi)非常餓,迫切需要吃東西,所以它在類(lèi)加載的時(shí)候就立即創(chuàng)建對(duì)象。
3.3 懶漢模式和餓漢模式的優(yōu)缺點(diǎn):
懶漢模式,它的特點(diǎn)是運(yùn)行時(shí)獲得對(duì)象的速度比較慢,但加載類(lèi)的時(shí)候比較快。它在整個(gè)應(yīng)用的生命周期只有一部分時(shí)間在占用資源。
餓漢模式,它的特點(diǎn)是加載類(lèi)的時(shí)候比較慢,但運(yùn)行時(shí)獲得對(duì)象的速度比較快。它從加載到應(yīng)用結(jié)束會(huì)一直占用資源。
這兩種模式對(duì)于初始化較快,占用資源少的輕量級(jí)對(duì)象來(lái)說(shuō),沒(méi)有多大的性能差異,選擇懶漢式還是餓漢式都沒(méi)有問(wèn)題。但是對(duì)于初始化慢,占用資源多的重量級(jí)對(duì)象來(lái)說(shuō),就會(huì)有比較明顯的差別了。所以,對(duì)重量級(jí)對(duì)象應(yīng)用餓漢模式,類(lèi)加載時(shí)速度慢,但運(yùn)行時(shí)速度快;懶漢模式則與之相反,類(lèi)加載時(shí)速度快,但運(yùn)行時(shí)第一次獲得對(duì)象的速度慢。
從用戶(hù)體驗(yàn)的角度來(lái)說(shuō),我們應(yīng)該首選餓漢模式。我們?cè)敢獾却硞€(gè)程序花較長(zhǎng)的時(shí)間初始化,卻不喜歡在程序運(yùn)行時(shí)等待太久,給人一種反應(yīng)遲鈍的感覺(jué),所以對(duì)于有重量級(jí)對(duì)象參與的單例模式,我們推薦使用餓漢模式。
而對(duì)于初始化較快的輕量級(jí)對(duì)象來(lái)說(shuō),選用哪種方法都可以。如果一個(gè)應(yīng)用中使用了大量單例模式,我們就應(yīng)該權(quán)衡兩種方法了。輕量級(jí)對(duì)象的單例采用懶漢模式,減輕加載時(shí)的負(fù)擔(dān),縮短加載時(shí)間,提高加載效率;同時(shí)由于是輕量級(jí)對(duì)象,把這些對(duì)象的創(chuàng)建放在使用時(shí)進(jìn)行,實(shí)際就是把創(chuàng)建單例對(duì)象所消耗的時(shí)間分?jǐn)偟秸麄€(gè)應(yīng)用中去了,對(duì)于整個(gè)應(yīng)用的運(yùn)行效率沒(méi)有太大影響。
4. 代碼實(shí)現(xiàn):
4.1 懶漢式
public class Singleton
{
private static Singleton m_Instance;
private Singleton()
{
// 將默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)定義為私有,防止外部調(diào)用它實(shí)例化別的對(duì)象
}
public static Singleton GetInstance()
{
if (m_Instance == null)
{
m_Instance = new Singleton();
}
return m_Instance;
}
}
4.2 餓漢式
// 定義為sealed防止派生,因?yàn)榕缮赡茉黾訉?shí)例
public sealed class Singleton
{
private static readonly Singleton m_Instance = new Singleton();
private Singleton()
{
// 將默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)定義為私有,防止外部調(diào)用它實(shí)例化別的對(duì)象
}
public static Singleton GetInstance()
{
return m_Instance;
}
}
5. 模式總結(jié)
5.1 優(yōu)點(diǎn):
防止在應(yīng)用程序中實(shí)例化多個(gè)對(duì)象。這就節(jié)約了開(kāi)銷(xiāo),每個(gè)實(shí)例都要占用一定的內(nèi)存,創(chuàng)建對(duì)象時(shí)需要時(shí)間和空間。
5.2 缺點(diǎn):
5.3 適用場(chǎng)合:
5.3.1 控制資源的使用,通過(guò)線(xiàn)程同步來(lái)控制資源的并發(fā)訪(fǎng)問(wèn);
5.3.2 控制實(shí)例產(chǎn)生的數(shù)量,達(dá)到節(jié)約資源的目的。
5.3.3 作為通信媒介使用,也就是數(shù)據(jù)共享,它可以在不建立直接關(guān)聯(lián)的條件下,讓多個(gè)不相關(guān)的兩個(gè)線(xiàn)程或者進(jìn)程之間實(shí)現(xiàn)通信。
5.4 對(duì)設(shè)計(jì)原則的支持:
使用單例模式最核心的一點(diǎn)是體現(xiàn)了面向?qū)ο蠓庋b特性中的“單一職責(zé)”原則。
6. 補(bǔ)充: 在多線(xiàn)程開(kāi)放過(guò)程中,對(duì)使用懶漢單例模式應(yīng)防止兩個(gè)線(xiàn)程同時(shí)去實(shí)例化對(duì)象,這是有可能的。
下面給出解決方案
6.1 使用鎖機(jī)制
public class Singleton
{
private static Singleton m_Instance;
static readonly object o = new object();
private Singleton()
{
// 將默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)定義為私有,防止外部調(diào)用它實(shí)例化別的對(duì)象
}
public static Singleton GetInstance()
{
lock (o)
{
if (m_Instance == null)
{
m_Instance = new Singleton();
}
}
return m_Instance;
}
}
使用鎖機(jī)制可以防止兩個(gè)線(xiàn)程同時(shí)創(chuàng)建對(duì)象,但這里有個(gè)性能問(wèn)題,每當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)GetInstance()這個(gè)方法是,都要加鎖,這其實(shí)是沒(méi)必要的。
6.2 雙重鎖定
public class Singleton
{
private static Singleton m_Instance;
static readonly object o = new object();
private Singleton()
{
// 將默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)定義為私有,防止外部調(diào)用它實(shí)例化別的對(duì)象
}
public static Singleton GetInstance()
{
// 這里增加了一個(gè)判斷實(shí)例是否存在,只有在不存在時(shí)才給加鎖,也就是在這個(gè)實(shí)例的生命周期中只加過(guò)一次鎖
if (m_Instance == null)
{
lock (o)
{
if (m_Instance == null)
{
m_Instance = new Singleton();
}
}
}
return m_Instance;
}
}
雙重鎖定保證了實(shí)例在它的生命周期中只被鎖定一次,因而它對(duì)性能不會(huì)有影響。
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望能給大家一個(gè)參考,也希望大家多多支持腳本之家。
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