3.5单件模式(singleton)
2012-08-24 15:46
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目的:保证一个类只有一个实例,并提供一个访问团的全局访问点。
在一个系统中,往往有一些服务只需要它们在整个系统中存在一个实例,并且在系统的任何角落都可以访问它。这样,单件模式出现了。比如在上一篇抽象工厂模式中,在一个系统中往往只有一个工厂,这样我们可以引入单件模式来解决这个问题。
对于单件模式的定义是:只允许系统中有一个实例存在,并且为该实例提供一个全局的访问点
一、单件模式介绍以及其原版
单件模式原版例子如下(将构造函数设为private,防止客户代码通过new实例化对象):
二、在多线程环境中的单件模式
但是,这样的实现在多线程的情况下并不能保证一定是实例化一个实例。比如有两个线程现在同时在判断if(_instance == null),这个时候它们得到的肯定都是true值。
这样就会产生两个实例,如下改进代码:
使用了lock之后,被lock的区块每次只允许一个线程进入,这样就保证了只实例化一个对象。但是,每次都进行lock锁定,然后一个线程进入判断_instance是否等于null,这是非常消耗资源的,这样就出现了double check的机制,如下:
这样就只有第一次才会进行lock锁定,以后由于_instance 已经实例化了,不再等于null了,也不会进入lock了,性能改良。
实际上在很多地方我们可以采用另外一种初始化的方式,特别对于哪些实时系统或者哪些系统随时都会用的类(比如系统配置类),我们用另外一种实现方法就不需要考虑线程安全的问题了。
三、模式之间的关系
在上一篇里我们讨论了抽象工厂模式,在实际应用中我们常常只允许一个系统中拥有一个工厂类。假如这个地区只有一个麦当劳餐厅,如果你的朋友询问你现在的位置,你回答说:“我在麦当劳。”那么你的朋友肯定知道你现在的方位能很快找到你。
如何向上面哪个抽象工厂的例子添加单件的实现呢?留给各位同学思考。
四、现实中的单件模式
单件模式一般用在什么地方呢?
一般我们的系统都有一个配置文件,需要一个配置类读取这个配置文件供系统使用,一个系统有且仅有一个这样类的实例,而且在系统的任何地方都可以访问到,也就是有一个全局的访问点。
一个软件只允许启动一个实例,多次点击只打开一个主窗体,如下:
这样系统就只会启动一个主窗体了。
在一个系统中,往往有一些服务只需要它们在整个系统中存在一个实例,并且在系统的任何角落都可以访问它。这样,单件模式出现了。比如在上一篇抽象工厂模式中,在一个系统中往往只有一个工厂,这样我们可以引入单件模式来解决这个问题。
对于单件模式的定义是:只允许系统中有一个实例存在,并且为该实例提供一个全局的访问点
一、单件模式介绍以及其原版
单件模式原版例子如下(将构造函数设为private,防止客户代码通过new实例化对象):
public class Singleton { private static Singleton _instance = null; private Singleton() { } public static Singleton CreateInstance() { //这是一种Lazy Initialization,等到第一次使用的时候才消费,对 //内存占用大的单件类可以采用 if(_instance == null) _instance = new Singleton(); return _instance; } }
二、在多线程环境中的单件模式
但是,这样的实现在多线程的情况下并不能保证一定是实例化一个实例。比如有两个线程现在同时在判断if(_instance == null),这个时候它们得到的肯定都是true值。
这样就会产生两个实例,如下改进代码:
public class Singleton { private static Singleton _instance = null; private static readonly object lockHelper = new object(); private Singleton() { } public static Singleton CreateInstance() { lock(lockHelper) { if(_instance == null) _instance = new Singleton(); return _instance; } } }
使用了lock之后,被lock的区块每次只允许一个线程进入,这样就保证了只实例化一个对象。但是,每次都进行lock锁定,然后一个线程进入判断_instance是否等于null,这是非常消耗资源的,这样就出现了double check的机制,如下:
public class Singleton { private static Singleton _instance = null; private static readonly object lockHelper = new object(); private Singleton() { } public static Singleton CreateInstance() { if(_instance == null) { lock(lockHelper) { if(_instance == null) _instance = new Singleton(); } } return _instance; } }
这样就只有第一次才会进行lock锁定,以后由于_instance 已经实例化了,不再等于null了,也不会进入lock了,性能改良。
实际上在很多地方我们可以采用另外一种初始化的方式,特别对于哪些实时系统或者哪些系统随时都会用的类(比如系统配置类),我们用另外一种实现方法就不需要考虑线程安全的问题了。
public class Singleton { private static Singleton _instance = new Singleton(); //私有构造函数,防止其他类对其使用new实例化产生多个实例 private Singleton(){} public static Singleton CreateInstance() { return _instance; } }
三、模式之间的关系
在上一篇里我们讨论了抽象工厂模式,在实际应用中我们常常只允许一个系统中拥有一个工厂类。假如这个地区只有一个麦当劳餐厅,如果你的朋友询问你现在的位置,你回答说:“我在麦当劳。”那么你的朋友肯定知道你现在的方位能很快找到你。
如何向上面哪个抽象工厂的例子添加单件的实现呢?留给各位同学思考。
四、现实中的单件模式
单件模式一般用在什么地方呢?
一般我们的系统都有一个配置文件,需要一个配置类读取这个配置文件供系统使用,一个系统有且仅有一个这样类的实例,而且在系统的任何地方都可以访问到,也就是有一个全局的访问点。
一个软件只允许启动一个实例,多次点击只打开一个主窗体,如下:
private static MainForm _mainForm; private MainForm() { InitializeComponent(); } public static MainForm GetInstance() { if(_mainForm == null) _mainForm = new MainForm(); return _mainForm; }
这样系统就只会启动一个主窗体了。
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