一起谈.NET技术,C#面向对象设计模式纵横谈:Singleton 单件

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一起谈.NET技术,C#面向对象设计模式纵横谈:Singleton 单件

狼人2007 浏览378
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  模式分类

  从目的来看:

  -创建型(Creational)模式:负责对象创建

  -结构型(Structural)模式:处理类与对象间的组合

  -行为型(Behavioral)模式:类与对象交互中的职责分配

  从范围来看:

  -类模式处理类与子类的静态关系

  -对象模式处理对象间的动态关系

  动机(Motivation)

  在软件系统中,经常有这样一些特殊的类,必须保证它们在系统中只存在一个实例,才能确保它们的逻辑正确性、以及良好的效率。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?

这应该是类设计者的责任,而不是使用者的责任

  结构(Structure)

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  单线程Singleton模式实现

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  私有的实例构造器是为了屏蔽默认产生的构造器,让类的使用者无法调用构造器。

  单线程Singleton模式的几个要点

  Singleton模式中的实例构造器可以设置为protected以允许子类派生。

  Singleton模式一般不要支持ICloneable接口,因为这可能会导致多个对象实例,与Singleton模式的初衷违背。

  Singleton模式一般不要支持序列化,因为这也有可能导致多个对象实例,同样与Singleton模式的初衷违背。

  Singleton模式只考虑到了对象创建的管理,没有考虑对象销毁的管理。就支持垃圾回收平台和对象的开销来讲,我们一般没有必要对其销毁进行特殊的管理。

  不能应对多线程环境:在多线程环境下,使用Singleton模式仍然有可能得到Singleton类的多个实例对象。

  多线程Singleton模式实现

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  volatile修饰:编译器在编译代码的时候会对代码的顺序进行微调,用volatile修饰保证了严格意义的顺序。一个定义为volatile的变量是说这变量可能会被意想不到地改变,这样,编译器就不会去假设这个变量的值了。精确地说就是,优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值,而不是使用保存在寄存器里的备份。

  使用.NET类型初始化机制实现多线程Singleton模式

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  以上是内联初始化(生成的同时进行初始化)的单例模式,它等同于:

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  内联初始化其实是把静态的字段放到静态构造器去初始化。反编译出内联初始化的代码可以看出以上结论

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  只要想访问静态字段,必定已经在之前执行了静态构造器。这样也能够精确地保证使用的时候一定能拿到实例,如果不使用也不会实例化对象,也就是延时加载的功能。他同样能够支持多线程环境,因为只可能有一个线程执行静态构造器,不可能有多个线程去执行静态构造器,感觉就是程序已经自动为我们加锁了。

  它的一点弊端就是它不支持参数化的实例化方法。在.NET里静态构造器只能声明一个,而且必须是无参数的,私有的。因此这种方式只适用于无参数的构造器。

  Singleton模式扩展
  将一个实例扩展到n个实例,例如对象池的实现。(n不是指无限个实例,而是固定的某个数)将new构造器的调用转移到其他类中,例如多个类协同工作环境中,某个局部环境只需要拥有某个类的一个实例。理解和扩展Singleton模式的核心是“如何控制用户使用new对一个类的实例构造器的任意调用”。

  .NET框架中的Singleton应用

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  t1==t2 这说明,GetType方法获得的Type实例都是单例。HttpContext.Current也是如此,他们是通过Singleton的扩展方式实现的,他们的单例也并不是覆盖所有领域,只是针对某些局部领域中,是单例的,不同的领域中还是会有不同的实例。

  推荐参考书

  《设计模式:可复用面向对象软件的基础》 GoF

  《面向对象分析与设计》 Grady Booch  

  《敏捷软件开发:原则、模式与实践》 Robert C.Martin

  《重构:改善既有代码的设计》 Martin Fowler

  《Refactoring to Patterns》 Joshua Kerievsky

  2010.9.21

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