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C#設計模式(1)——單例模式

編輯:C#入門知識

一、引言

最近在設計模式的一些內容,主要的參考書籍是《Head First 設計模式》,同時在學習過程中也查看了很多博客園中關於設計模式的一些文章的,在這裡記錄下我的一些學習筆記,一是為了幫助我更深入地理解設計模式,二同時可以給一些初學設計模式的朋友一些參考。首先我介紹的是設計模式中比較簡單的一個模式——單例模式(因為這裡只牽涉到一個類)

二、單例模式的介紹

說到單例模式,大家第一反應應該就是——什麼是單例模式?,從“單例”字面意思上理解為——一個類只有一個實例,所以單例模式也就是保證一個類只有一個實例的一種實現方法罷了(設計模式其實就是幫助我們解決實際開發過程中的方法, 該方法是為了降低對象之間的耦合度,然而解決方法有很多種,所以前人就總結了一些常用的解決方法為書籍,從而把這本書就稱為設計模式),下面給出單例模式的一個官方定義:確保一個類只有一個實例,並提供一個全局訪問點。為了幫助大家更好地理解單例模式,大家可以結合下面的類圖來進行理解,以及後面也會剖析單例模式的實現思路:

通過上面的分析,相信大家也就很容易寫出單例模式的實現代碼了,下面就看看具體的實現代碼(看完之後你會驚訝道:真是這樣的!):

   
     
     
         
         
         
         
         
             (uniqueInstance == = 

 上面的單例模式的實現在單線程下確實是完美的,然而在多線程的情況下會得到多個Singleton實例,因為在兩個線程同時運行GetInstance方法時,此時兩個線程判斷(uniqueInstance ==null)這個條件時都返回真,此時兩個線程就都會創建Singleton的實例,這樣就違背了我們單例模式初衷了,既然上面的實現會運行多個線程執行,那我們對於多線程的解決方案自然就是使GetInstance方法在同一時間只運行一個線程運行就好了,也就是我們線程同步的問題了(對於線程同步大家也可以參考我線程同步的文章),具體的解決多線程的代碼如下:

  
     
     
         
            locker =  
         
         
         
         
            
                 (uniqueInstance == = 

上面這種解決方案確實可以解決多線程的問題,但是上面代碼對於每個線程都會對線程輔助對象locker加鎖之後再判斷實例是否存在,對於這個操作完全沒有必要的,因為當第一個線程創建了該類的實例之後,後面的線程此時只需要直接判斷(uniqueInstance==null)為假,此時完全沒必要對線程輔助對象加鎖之後再去判斷,所以上面的實現方式增加了額外的開銷,損失了性能,為了改進上面實現方式的缺陷,我們只需要在lock語句前面加一句(uniqueInstance==null)的判斷就可以避免鎖所增加的額外開銷,這種實現方式我們就叫它 “雙重鎖定”,下面具體看看實現代碼的:

   
     
     
         
            locker =  
         
         
         
         
             (uniqueInstance == 
                     (uniqueInstance == = 

五、C#中實現了單例模式的類

 理解完了單例模式之後,菜鳥又接著問了:.NET FrameWork類庫中有沒有單例模式的實現呢?

經過查看,.NET類庫中確實存在單例模式的實現類,不過該類不是公開的,下面就具體看看該類的一個實現的(該類具體存在於System.dll程序集,命名空間為System,大家可以用反射工具Reflector去查看源碼的):

 
       
          (loader == = <SR>( loader, sr, 
           GetObject(= (loader ==  

六、總結

到這裡,設計模式的單例模式就介紹完了,希望通過本文章大家可以對單例模式有一個更深的理解,並且希望之前沒接觸過單例模式或覺得單例模式陌生的朋友看完之後會驚歎:原來如此!

 

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