设计模式学习笔记之单件模式

存在目地：保证一个类仅有一个实例，并提供一个全局访问点。
应用场景：只有一个实例才符合逻辑的正确性，如总统仅有一个；
具有相同职责时，没有必要建立多个实例，避免频繁构造减少性能损失浪费资源。
具体实例：.NET Remoting中服务器激活对象中的Sigleton对象，确保所有的客户程序的请求都只 有一个实例来处理。系统中只能有一个窗口管理器。
实现方式：
1， 单线程下惰性加载实现方式
public sealed class Singleton
{
// 仅仅提供声明
private static Singleton instance;
// 构造函数是私有的
private Singleton()
{
}
public static Singleton Instance
{
get
{
if (instance==null)
{
// 惰性初始化
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
}
客户端在实际的使用中通过静态的Instance属性就可以获得一个唯一的实例。惰性实例化直到对象要求产生一个实例才执行实例化，避免了在应用程序启动时就实例化不必要的singleton。在多线程环境下它是不安全的，可能会创建多个 Singleton对象实例。
2， 线程安全的非惰性加载实现方式--静态初始化
public sealed class Singleton
{
private static readonly Singleton instance = new Singleton();
private Singleton(){}
public static Singleton Instance
{
get
{
return instance;
}
}
}
实现简单，线程安全，缺陷主要是实例不是惰性加载的，多数情况下首选方式。私有的构造函数和readonly(只读)保证了Singleton不会被再次实例化。
3， 多线程下实现方式
public sealed class Singleton
{
private static Singleton instance;
private static readonly object padlock = new object();
private Singleton()
{
}
public static Singleton Instance
{
get
{
lock (padlock)
{
if (instance==null)
{
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
}
}
做到了线程安全，同时也实现了惰性加载机制。不足之处是lock可能会对大量的并发访问的效率造成影响，但一般的应用中这样的效率损失可以忽略不计，足矣。
线程在进入时先对辅助对象加锁然后再检测对象是否被创建，这样可以确保只有一个实例被创建，因为在同一个时刻加了锁的那部分程序只有一个线程可以进入。这种情况下，对象实例由最先进入的那个线程创建，后来的线程在进入时（instence == null）为假，不会再去创建对象实例了。
4， 高效的多线程下实现方式—双重锁定
public sealed class Singleton
{
private static Singleton instance;
private static readonly object padlock = new object();
private Singleton()
{
}
public static Singleton Instance
{
get
{
if (instance==null)
{
lock (padlock)
{
if (instance==null)
{
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
}
}
}
线程不是每次都加锁，只有判断对象实例没有被创建时它才加锁。这种实现方式用的较少。
注意事项：
不要实现ICloneable接口或者继承自其相关的子类，也不要支持序列化。否则客户程序可以跳过已经隐蔽起来的类构造函数，导致私有的Singleton() { } 部分的实效。

参考资料:
TerryLee's Tech Space
吕震宇博客
Erich Gamma《设计模式可复用面向对象软件的基础》