单件模式61375

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单件模式（Singleton Pattern）,设计模式之,1,设计模式,设计模式是规则吗？,地上本没有路，走得人多了也就成了路。设计模式如同此理，它是经验的传承，并非体系；是被前人发现，经过总结形成了一套某一类问题的一般性解决方案，而不是被设计出来的定性规则；它不像算法那样可以照搬照用。,设计模式是架构吗？,架构和模式应该是一个属于相互涵盖的过程，但是总体来说架构更加关注的是所谓的High-Level Design,而模式关注的重点在于通过经验提取的“准则或指导方案”在设计中的应用，因此在不同层面考虑问题的时候就形成了不同问题域上的模式。模式的目标是，把共通问题中的不变部分和变化部分分离出来。不变的部分，就构成了模式，因此，模式是一个经验提取的“准则”，并且在一次一次的实践中得到验证，在不同的层次有不同的模式，小到语言实现，大到架构。在不同的层面上，模式提供不同层面的指导。,设计模式，软件的永恒之道？,2,单件模式（Singleton Pattern）,Singleton模式要求一个类有且仅有一个实例，并且提供了一个全局的访问点。这就提出了一个问题：如何绕过常规的构造器，提供一种机制来保证一个类只有一个实例？客户程序在调用某一个类时，它是不会考虑这个类是否只能有一个实例等问题的，所以，这应该是类设计者的责任，而不是类使用者的责任。,从另一个角度来说，Singleton模式其实也是一种职责型模式。因为我们创建了一个对象，这个对象扮演了独一无二的角色，在这个单独的对象实例中，它集中了它所属类的所有权力，同时它也肩负了行使这种权力的职责！,3,意图,保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。,模型图,4,生活中的例子,美国总统的职位是Singleton，美国宪法规定了总统的选举，任期以及继任的顺序。这样，在任何时刻只能由一个现任的总统。无论现任总统的身份为何，其头衔美利坚合众国总统是访问这个职位的人的一个全局的访问点。,5,五种实现,1简单实现,1 publicsealedclassSingleton2 3 staticSingletoninstance=null;4 5 Singleton()6 7 8 9 publicstaticSingletonInstance10 11 get12 13 if(instance=null)14 15 instance=newSingleton();16 17 returninstance;18 19 20 ,6,这种方式的实现对于线程来说并不是安全的，因为在多线程的环境下有可能得到Singleton类的多个实例。如果同时有两个线程去判断（instance = null），并且得到的结果为真，这时两个线程都会创建类Singleton的实例，这样就违背了Singleton模式的原则。实际上在上述代码中，有可能在计算出表达式的值之前，对象实例已经被创建，但是内存模型并不能保证对象实例在第二个线程创建之前被发现。,该实现方式主要有两个优点：,由于实例是在,Instance,属性方法内部创建的，因此类可以使用附加功能（例如，对子类进行实例化），即使它可能引入不想要的依赖性。,直到对象要求产生一个实例才执行实例化；这种方法称为“惰性实例化”。惰性实例化避免了在应用程序启动时实例化不必要的,singleton,。,7,2安全的线程,1 publicsealedclassSingleton2 3 staticSingletoninstance=null;4 staticreadonlyobjectpadlock=newobject();5 6 Singleton()7 8 9 10 publicstaticSingletonInstance11 12 get13 14 lock(padlock)15 16 if(instance=null)17 18 instance=newSingleton();19 20 returninstance;21 22 23 24 25 26,8,这种方式的实现对于线程来说是安全的。我们首先创建了一个进程辅助对象，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。但是这种实现方式增加了额外的开销，损失了性能。,9,双重锁定,publicsealedclassSingleton2 3 staticSingletoninstance=null;4 staticreadonlyobjectpadlock=newobject();5 6 Singleton()7 8 9 10 publicstaticSingletonInstance11 12 get13 14 if(instance=null)15 16 lock(padlock)17 18 if(instance=null)19 20 instance=newSingleton();21 22 23 24 returninstance;25 26 27 28,10,这种实现方式对多线程来说是安全的，同时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，有了我们上面第一部分的里面的分析，我们知道，加锁后还得再进行对象是否已被创建的判断。它解决了线程并发问题，同时避免在每个,Instance,属性方法的调用中都出现独占锁定。它还允许您将实例化延迟到第一次访问对象时发生。实际上，应用程序很少需要这种类型的实现。大多数情况下我们会用静态初始化。这种方式仍然有很多缺点：无法实现延迟初始化。,11,4静态初始化,1 publicsealedclassSingleton2 3 staticreadonlySingletoninstance=newSingleton();4 5 staticSingleton()6 7 8 9 Singleton()10 11 12 13 publicstaticSingletonInstance14 15 get16 17 returninstance;18 19 20 21,12,看到上面这段富有戏剧性的代码，我们可能会产生怀疑，这还是Singleton模式吗？在此实现中，将在第一次引用类的任何成员时创建实例。公共语言运行库负责处理变量初始化。该类标记为,sealed,以阻止发生派生，而派生可能会增加实例。此外，变量标记为,readonly,，这意味着只能在静态初始化期间（此处显示的示例）或在类构造函数中分配变量。,该实现与前面的示例类似，不同之处在于它依赖公共语言运行库来初始化变量。它仍然可以用来解决,Singleton,模式试图解决的两个基本问题：全局访问和实例化控制。公共静态属性为访问实例提供了一个全局访问点。此外，由于构造函数是私有的，因此不能在类本身以外实例化,Singleton,类；因此，变量引用的是可以在系统中存在的唯一的实例。,由于,Singleton,实例被私有静态成员变量引用，因此在类首次被对,Instance,属性的调用所引用之前，不会发生实例化。,13,这种方法唯一的潜在缺点是，您对实例化机制的控制权较少。在,Design Patterns,形式中，您能够在实例化之前使用非默认的构造函数或执行其他任务。由于在此解决方案中由,.NET Framework,负责执行初始化，因此您没有这些选项。在大多数情况下，静态初始化是在,.NET,中实现,Singleton,的首选方法。,14,5延迟初始化,1 publicsealedclassSingleton2 3 Singleton()4 5 6 7 publicstaticSingletonInstance8 9 get10 11 returnNested.instance;12 13 14 15 classNested16 17 staticNested()18 19 20 21 internalstaticreadonlySingletoninstance=newSingleton();22 23 ,15,这里，初始化工作有Nested类的一个静态成员来完成，这样就实现了延迟初始化，并具有很多的优势，是值得推荐的一种实现方式,16,实现要点,l Singleton模式是限制而不是改进类的创建。,l Singleton类中的实例构造器可以设置为Protected以允许子类派生。,l Singleton模式一般不要支持Icloneable接口，因为这可能导致多个对象实例，与Singleton模式的初衷违背。,l Singleton模式一般不要支持序列化，这也有可能导致多个对象实例，这也与Singleton模式的初衷违背。,l Singleton只考虑了对象创建的管理，没有考虑到销毁的管理，就支持垃圾回收的平台和对象的开销来讲，我们一般没必要对其销毁进行特殊的管理。,l 理解和扩展Singleton模式的核心是“如何控制用户使用new对一个类的构造器的任意调用”。,l 可以很简单的修改一个Singleton，使它有少数几个实例，这样做是允许的而且是有意义的,17,优点,实例控制：,Singleton,会阻止其他对象实例化其自己的,Singleton,对象的副本，从而确保所有对象都访问唯一实例,灵活性：因为类控制了实例化过程，所以类可以更加灵活修改实例化过程,18,缺点,开销：虽然数量很少，但如果每次对象请求引用时都要检查是否存在类的实例，将仍然需要一些开销。可以通过使用静态初始化解决此问题，上面的五种实现方式中已经说过了。,可能的开发混淆：使用,singleton,对象（尤其在类库中定义的对象）时，开发人员必须记住自己不能使用,new,关键字实例化对象。因为可能无法访问库源代码，因此应用程序开发人员可能会意外发现自己无法直接实例化此类。,对象的生存期：,Singleton,不能解决删除单个对象的问题。在提供内存管理的语言中（例如基于 .NET Framework 的语言），只有,Singleton,类能够导致实例被取消分配，因为它包含对该实例的私有引用。在某些语言中（如 C+），其他类可以删除 对象实例，但这样会导致,Singleton,类中出现悬浮引用。,19,