单例模式,属于创建类型的一种常用的设计模式。它的目的就是为了创建的类在当前进程中只有一个实例。
从定义可以看出,使用单例模式的目的无非就是下面两个:
全局唯一
全局共享
确保全局共享同一个实例
节约系统资源
这种方式不是单例模式,但可以满足需求,在正式生产中也会经常用到。
public static class SingletonSample1 { private static int _counter = 0; public static int IncreaseCount() { return ++_counter; } }
注意:这里的++_counter
其实存在高并发问题,严格上应该用Interlocked.Increment(ref _counter)
的方式,由于我们主要讲的是单例模式并且简单且能演示效果,所以故意忽略了这一点。下同
使用起来方便,简单
静态类不能继承类,也不能实现接口,不能通过接口或者抽象方法(虚方法)实现多态;
静态类必须在第一次加载时初始化,如果项目中用不到会导致资源浪费;
这是最简单的一种单例模式,也是比较常用的一种方式,可在正式生产中使用。
public sealed class SingletonSample2 { private static readonly SingletonSample2 _instance = new SingletonSample2(); private int _counter = 0; private SingletonSample2() { } public static SingletonSample2 Instance { get { return _instance; } } public int IncreaseCount() { return ++_counter; } }
解决了静态类不能继承类,不能实现接口,不能通过接口或者抽象方法(虚方法)实现多态的问题;
没有解决第一次加载时初始化,资源浪费的问题。
以上两种方式都存在第一次加载时,资源浪费的问题,但在内存资源越来越便宜的今天,通常这种浪费是可以接受的,因此也不必过于纠结这种浪费。当然,在条件允许的情况下,能优化还是要优化的。
该方式是改进过程中的过渡阶段,不可用于生产。
public class SingletonSample3 { private static SingletonSample3 _instance; private int _counter = 0; private SingletonSample3() { } public static SingletonSample3 Instance { get { if (_instance == null) { _instance = new SingletonSample3(); } return _instance; } } public int IncreaseCount() { return ++\_counter; } }
解决了资源浪费的问题;
引入了高并发的新问题。
该方式也是改进过程中的过渡阶段,不可用于生产。
public class public class SingletonSample4 { private static SingletonSample4 _instance; private static readonly object _locker = new object(); private int _counter = 0; private SingletonSample4() { } public static SingletonSample4 Instance { get { lock (_locker) { if (_instance == null) { _instance = new SingletonSample4(); } return _instance; } } } public int IncreaseCount() { return ++_counter; } }
注意:视频中讲到这里时,我其中有提到热启动关键词,我把系统预热口误说成了热启动,由于这两个概念之间有较大的差别,所以这里纠正一下。
解决了高并发问题;
引入了性能问题。
著名的双检锁模式,完美解决问题,可用于生产。
public class SingletonSample5 { private static volatile SingletonSample5 _instance; private static readonly object _locker = new object(); private int _counter = 0; private SingletonSample5() { } public static SingletonSample5 Instance { get { if (_instance == null) { lock (_locker) { if (_instance == null) { _instance = new SingletonSample5(); } } } return _instance; } } public int IncreaseCount() { return ++_counter; } }
注意:volatile
是必须的,因为它可以保证new
不会被指令重排序,详细可看视频部分的分析。
解决了上述实现方式的各种设计缺陷;
代码有点复杂。
.Net支持的一种优雅版本的实现方式,前面讲了那么多其实就是为了引出该方式,强烈建议使用该版本。
public class SingletonSample6 { private static readonly Lazy<SingletonSample6> _instance = new Lazy<SingletonSample6>(() => new SingletonSample6()); private int _counter = 0; private SingletonSample6() { } public static SingletonSample6 Instance { get { return _instance.Value; } } public int IncreaseCount() { return ++_counter; } }
代码优雅简洁同时满足需求
当系统中有大量单例模式时,会有较多重复代码
泛型版本,是否使用视情况而定。
public class SingletonSampleBase<TSingleton> where TSingleton : class { private static readonly Lazy<TSingleton> _instance = new Lazy<TSingleton>(() => (TSingleton)Activator.CreateInstance(typeof(TSingleton), true)); protected SingletonSampleBase() { } public static TSingleton Instance { get { return _instance.Value; } } } public class SingletonSample7 : SingletonSampleBase<SingletonSample7> { private int _counter = 0; private SingletonSample7() { } public int IncreaseCount() { return ++_counter; } }
封装了重复代码
违反了依赖倒置原则(虽然在父类中是通过反射创建的子类,但本质还是在父类中创建了子类)
单例模式还可通过IOC容器实现,视频中在讲到IOC容器是也发生了多次口误,将注册说成了注入,这里也纠正一下。
最后举的一个用单例模式实现SqlHelper的例子,重点是为了突出相对于静态类,实例类在多态扩展方面的优势,其实如果没有类似这种扩展需求,静态类就足以应付绝大多数的需求。
单例模式实现方式如此之多,但实际上大多数情况需要使用单例的时候都可以用静态类实现,比如一些工具类,而其他场景直接用单例模式五或者单例模式六即可,著名的双检索其实也是大可不必的,毕竟跟单例模式五相比,体现不出任何优势,还更容易出错。
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