每臺(tái)計(jì)算機(jī)可以有若干個(gè)打印機(jī)，但只能有一個(gè)Printer Spooler， 以避免兩個(gè)打印作業(yè)同時(shí)輸出到打印機(jī)中。每臺(tái)計(jì)算機(jī)可以有若干傳真卡，但是只應(yīng)該有一個(gè)軟件負(fù)責(zé)管理傳真卡，以避免出現(xiàn)兩份傳真作業(yè)同時(shí)傳到傳真卡中的情況。每臺(tái)計(jì)算機(jī)可以有若干通信端口，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)集中管理這些通信端口，以避免一個(gè)通信端口同時(shí)被兩個(gè)請(qǐng)求同時(shí)調(diào)用。

問題描述：

單例模式 Singleton Pattern

問題解決：

(1)單例模式簡介：

Singleton模式要求一個(gè)類有且僅有一個(gè)實(shí)例，并且提供了一個(gè)全局的訪問點(diǎn)。這就提出了一個(gè)問題：如何繞過常規(guī)的構(gòu)造器，提供一種機(jī)制來保證一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例?客戶程序在調(diào)用某一個(gè)類時(shí)，它是不會(huì)考慮這個(gè)類是否只能有一個(gè)實(shí)例等問題的，所以，這應(yīng)該是類設(shè)計(jì)者的責(zé)任，而不是類使用者的責(zé)任。

單例模式特點(diǎn)：

(1.1)一個(gè)類有且僅有一個(gè)實(shí)例

(1.2)類提供一個(gè)全局的訪問點(diǎn)

(2)單例模式的實(shí)現(xiàn)：

(2.1)簡單實(shí)現(xiàn)：

上述實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)：

(1)直到對(duì)象要求時(shí)，才進(jìn)行實(shí)例的初始化，這種實(shí)現(xiàn)方法稱為：“惰性實(shí)例化”，惰性實(shí)例化，避免了程序啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建不必要的Singleton。

上述實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)：

(1)這種實(shí)現(xiàn)對(duì)于多線程環(huán)境并不安全，可能實(shí)例化多個(gè)對(duì)象，例如可能存在兩個(gè)線程進(jìn)行instance==null的判斷，然后創(chuàng)建兩個(gè)單例對(duì)象，這就違背了單例模式的設(shè)計(jì)意圖。

(2.2)安全的線程：

以上的實(shí)現(xiàn)保證了單例對(duì)象在多線程的情況下只會(huì)創(chuàng)建一個(gè)，但是padlock增加了額外的開銷

(2.3)雙重鎖定

這種實(shí)現(xiàn)方式對(duì)多線程來說是安全的，同時(shí)線程不是每次都加鎖，只有判斷對(duì)象實(shí)例沒有被創(chuàng)建時(shí)它才加鎖，有了我們上面第一部分的里面的分析，我們知道，加鎖后還得再進(jìn)行對(duì)象是否已被創(chuàng)建的判斷。它解決了線程并發(fā)問題，同時(shí)避免在獲取 Instance 的調(diào)用中都出現(xiàn)獨(dú)占鎖定。它還允許您將實(shí)例化延遲到第一次訪問對(duì)象時(shí)發(fā)生。實(shí)際上，應(yīng)用程序很少需要這種類型的實(shí)現(xiàn)。大多數(shù)情況下我們會(huì)用靜態(tài)初始化。這種方式仍然有很多缺點(diǎn)：無法實(shí)現(xiàn)延遲初始化。

(2.4)靜態(tài)初始化

此實(shí)現(xiàn)中，將在第一次引用類的任何成員創(chuàng)建實(shí)例，該類標(biāo)記為 sealed 以阻止發(fā)生派生，而派生可能會(huì)增加實(shí)例。此外，變量標(biāo)記為 readonly，這意味著只能在靜態(tài)初始化期間(此處顯示的示例)或在類構(gòu)造函數(shù)中分配變量。它仍然可以用來解決 Singleton 模式試圖解決的兩個(gè)基本問題：全局訪問和實(shí)例化控制。公共靜態(tài)屬性為訪問實(shí)例提供了一個(gè)全局訪問點(diǎn)。此外，由于構(gòu)造函數(shù)是私有的，因此不能在類本身以外實(shí)例化 Singleton 類;因此，變量引用的是可以在系統(tǒng)中存在的唯一的實(shí)例。

由于 Singleton 實(shí)例被私有靜態(tài)成員變量引用，因此在類首次被對(duì) Instance 屬性的調(diào)用所引用之前，不會(huì)發(fā)生實(shí)例化。這種方法唯一的潛在缺點(diǎn)是，您對(duì)實(shí)例化機(jī)制的控制權(quán)較少。在 Design Patterns 形式中，您能夠在實(shí)例化之前使用非默認(rèn)的構(gòu)造函數(shù)或執(zhí)行其他任務(wù)。由于在此解決方案中由 .NET Framework 負(fù)責(zé)執(zhí)行初始化，因此您沒有這些選項(xiàng)。在大多數(shù)情況下，靜態(tài)初始化是在 .NET 中實(shí)現(xiàn) Singleton 的首選方法。

(2.5)延遲初始化：

(3)單例模式的優(yōu)缺點(diǎn)：

(4)單例模式適用情況和應(yīng)用場景：

(5)具體實(shí)例：

總結(jié)：

Singleton設(shè)計(jì)模式是一個(gè)非常有用的機(jī)制，可用于在面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序中提供單個(gè)訪問點(diǎn)。