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文章目錄
- 一、簡介
- 二、關鍵點
- 三、實現(xiàn)單例模式的步驟
- 四、C#示例
- 4.1 簡單的單例模式
- 4.2 線程安全的單例模式(雙重檢查鎖定)
- 4.3 靜態(tài)初始化單例模式
- 五、單例模式優(yōu)缺點
- 5.1 優(yōu)點
- 5.2 缺點
- 六、適用場景
- 七、示例的現(xiàn)實應用
一、簡介
單例模式(Singleton Pattern)是一種創(chuàng)建型設計模式,確保一個類只有一個實例,并提供一個全局訪問點來訪問該實例。單例模式主要用于控制資源的訪問,確保某些類只有一個實例,并且這個實例能夠被全局訪問。
二、關鍵點
- 唯一實例:確保一個類只有一個實例。
- 全局訪問點:提供一個全局訪問點來訪問該實例。
三、實現(xiàn)單例模式的步驟
- 私有構(gòu)造函數(shù):防止類被實例化。
- 私有靜態(tài)變量:持有該類的唯一實例。
- 公共靜態(tài)方法:提供一個全局訪問點來訪問該實例。
四、C#示例
4.1 簡單的單例模式
public class SimpleSingleton
{// 私有靜態(tài)變量,持有唯一實例private static SimpleSingleton instance = null;// 私有構(gòu)造函數(shù),防止外部實例化private SimpleSingleton() { }// 公共靜態(tài)方法,提供全局訪問點public static SimpleSingleton Instance{get{if (instance == null){instance = new SimpleSingleton();}return instance;}}
}
4.2 線程安全的單例模式(雙重檢查鎖定)
在多線程環(huán)境中,上面的實現(xiàn)可能會導致多個實例的創(chuàng)建。為了解決這個問題,我們可以使用雙重檢查鎖定(Double-Check Locking)來實現(xiàn)線程安全的單例模式。
public class ThreadSafeSingleton
{// 私有靜態(tài)變量,持有唯一實例,并使用 volatile 關鍵字確保多線程可見性private static volatile ThreadSafeSingleton instance = null;private static readonly object lockObject = new object();// 私有構(gòu)造函數(shù),防止外部實例化private ThreadSafeSingleton() { }// 公共靜態(tài)方法,提供全局訪問點public static ThreadSafeSingleton Instance{get{if (instance == null){lock (lockObject){if (instance == null){instance = new ThreadSafeSingleton();}}}return instance;}}
}
4.3 靜態(tài)初始化單例模式
這種實現(xiàn)利用了 .NET 的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù),保證了線程安全性,并且代碼更加簡潔。
public class StaticInitializationSingleton
{// 靜態(tài)變量,持有唯一實例private static readonly StaticInitializationSingleton instance = new StaticInitializationSingleton();// 私有構(gòu)造函數(shù),防止外部實例化private StaticInitializationSingleton() { }// 公共靜態(tài)屬性,提供全局訪問點public static StaticInitializationSingleton Instance{get{return instance;}}
}
五、單例模式優(yōu)缺點
5.1 優(yōu)點
- 唯一實例:確保系統(tǒng)中只有一個實例,節(jié)省系統(tǒng)資源。
- 全局訪問點:提供一個全局訪問點,方便訪問該實例。
5.2 缺點
- 可能造成單一職責原則的違背:單例類可能承擔過多的責任。
- 難以進行單元測試:由于全局訪問點的存在,單例模式在單元測試中可能會引入依賴性問題。
- 隱藏的依賴關系:單例模式會在代碼中隱藏類與類之間的依賴關系,使得代碼變得難以理解和維護。
六、適用場景
- 需要控制實例數(shù)量:例如配置管理類、日志管理類等。
- 需要提供全局訪問點:例如訪問數(shù)據(jù)庫連接的類、線程池管理類等。
七、示例的現(xiàn)實應用
單例模式在許多現(xiàn)實應用中都有應用:
- 配置管理:一個系統(tǒng)的配置通常需要全局訪問,但只需要一個實例來管理。
- 日志記錄器:日志記錄器通常需要全局訪問,但只需要一個實例來管理日志的寫入。
- 數(shù)據(jù)庫連接池:數(shù)據(jù)庫連接池需要管理數(shù)據(jù)庫連接的創(chuàng)建和釋放,確保系統(tǒng)中只有一個連接池實例。
通過使用單例模式,可以確保一個類只有一個實例,并提供一個全局訪問點來訪問該實例,提高系統(tǒng)資源的利用率和全局訪問的方便性。