Singleton模式主要作用是保證在應(yīng)用程序中，一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例存在。在很多操作中，比如建立目錄 數(shù)據(jù)庫(kù)連接都需要這樣的單線程操作。還有, singleton能夠被狀態(tài)化; 這樣，多個(gè)單態(tài)類在一起就可以作為一個(gè)狀態(tài)倉(cāng)庫(kù)一樣向外提供服務(wù)，比如，你要論壇中的帖子計(jì)數(shù)器，每次瀏覽一次需要計(jì)數(shù)，單態(tài)類能否保持住這個(gè)計(jì)數(shù)，并且能synchronize的安全自動(dòng)加1，如果你要把這個(gè)數(shù)字永久保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，你可以在不修改單態(tài)接口的情況下方便的做到。另外方面，Singleton也能夠被無(wú)狀態(tài)化。提供工具性質(zhì)的功能，

1、模式分類

從目的來(lái)看主要有：

（1）創(chuàng)建型（Creational）模式：負(fù)責(zé)對(duì)象創(chuàng)建

（2）結(jié)構(gòu)型（Structural）模式：處理類與對(duì)象間的組合

（3）行為型（Behavioral）模式：類與對(duì)象交互中的職責(zé)分配

從范圍來(lái)看：

（1）類模式處理類與子類的靜態(tài)關(guān)系

（2）對(duì)象模式處理對(duì)象間的動(dòng)態(tài)關(guān)系

2、動(dòng)機(jī)（Motivation）

在軟件系統(tǒng)中，經(jīng)常有這樣一些特殊的類，必須保證它們?cè)谙到y(tǒng)中只存在一個(gè)實(shí)例，才能確保它們的邏輯正確性、以及良好的效率。

如何繞過(guò)常規(guī)的構(gòu)造器，提供一種機(jī)制來(lái)保證一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例？

這應(yīng)該是類設(shè)計(jì)者的責(zé)任，而不是使用者的責(zé)任

3、意圖（Intent）

保證一個(gè)類僅有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)該實(shí)例的全局訪問(wèn)點(diǎn) ——《設(shè)計(jì)模式GoF》

4、結(jié)構(gòu)（Structure）

5、單線程Singleton模式實(shí)現(xiàn)

public class Singleton
{
    private static Singleton instance;
    private Singleton(){}
    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if(instance == null)
            {
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }
}

私有的實(shí)例構(gòu)造器是為了屏蔽默認(rèn)產(chǎn)生的構(gòu)造器，讓類的使用者無(wú)法調(diào)用構(gòu)造器。

單線程Singleton模式的幾個(gè)要點(diǎn)

（1）Singleton模式中的實(shí)例構(gòu)造器可以設(shè)置為protected以允許子類派生。

（2）Singleton模式一般不要支持ICloneable接口，因?yàn)檫@可能會(huì)導(dǎo)致多個(gè)對(duì)象實(shí)例，與Singleton模式的初衷違背。

（3）Singleton模式一般不要支持序列化，因?yàn)檫@也有可能導(dǎo)致多個(gè)對(duì)象實(shí)例，同樣與Singleton模式的初衷違背。

（4）Singleton模式只考慮到了對(duì)象創(chuàng)建的管理，沒(méi)有考慮對(duì)象銷毀的管理。就支持垃圾回收平臺(tái)和對(duì)象的開銷來(lái)講，我們一般沒(méi)有必要對(duì)其銷毀進(jìn)行特殊的管理。

不能應(yīng)對(duì)多線程環(huán)境：在多線程環(huán)境下，使用Singleton模式仍然有可能得到Singleton類的多個(gè)實(shí)例對(duì)象。

多線程Singleton模式實(shí)現(xiàn)

class Singleton
{
    private static volatile singleton instance = null;
    private static object lockHelper = new object();
    private Singleton() {}

    public static Singleton Instance()
    {
        if (instance == null)
        {
            lock (lockHelper)
            {
                if(instance == null)
                {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

關(guān)于volatile修飾：編譯器在編譯代碼的時(shí)候會(huì)對(duì)代碼的順序進(jìn)行微調(diào)，用volatile修飾保證了嚴(yán)格意義的順序。一個(gè)定義為volatile的變量是說(shuō)這變量可能會(huì)被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會(huì)去假設(shè)這個(gè)變量的值了。精確地說(shuō)就是，優(yōu)化器在用到這個(gè)變量時(shí)必須每次都小心地重新讀取這個(gè)變量的值，而不是使用保存在寄存器里的備份。

使用.NET類型初始化機(jī)制實(shí)現(xiàn)多線程Singleton模式

class Sigleton
{
    public static readonly Singleton Instance = new Singleton();
    private Singleton() { }
}

以上是內(nèi)聯(lián)初始化（生成的同時(shí)進(jìn)行初始化）的單例模式，它等同于：

class Singleton
{
    public static readonly Singleton Instance;
    static Singleton()
    {
        Instance = new Singleton();
    }
    private Singleton() {  }
}

內(nèi)聯(lián)初始化其實(shí)是把靜態(tài)的字段放到靜態(tài)構(gòu)造器去初始化。反編譯出內(nèi)聯(lián)初始化的代碼可以看出以上結(jié)論，反編譯出的內(nèi)聯(lián)初始化代碼如下：

.nethod private hidebysig specialnane rtspecialnane static
           void  .cctor() cil nanaged
{
    //Code size                           11(0xb)
    .naxstack        8
    IL_0000:  newobj    instance void Singleton::.ctor()
    IL_0005:  stfld          class Singleton Singleton::Instance
    IL_000a:  ret 
}  //end of method Singleton :: .cctor

只要想訪問(wèn)靜態(tài)字段，必定已經(jīng)在之前執(zhí)行了靜態(tài)構(gòu)造器。這樣也能夠精確地保證使用的時(shí)候一定能拿到實(shí)例，如果不使用也不會(huì)實(shí)例化對(duì)象，也就是延時(shí)加載的功能。他同樣能夠支持多線程環(huán)境，因?yàn)橹豢赡苡幸粋€(gè)線程執(zhí)行靜態(tài)構(gòu)造器，不可能有多個(gè)線程去執(zhí)行靜態(tài)構(gòu)造器，感覺(jué)就是程序已經(jīng)自動(dòng)為我們加鎖了。

它的一點(diǎn)弊端就是它不支持參數(shù)化的實(shí)例化方法。在.NET里靜態(tài)構(gòu)造器只能聲明一個(gè)，而且必須是無(wú)參數(shù)的，私有的。因此這種方式只適用于無(wú)參數(shù)的構(gòu)造器。

Singleton模式擴(kuò)展

將一個(gè)實(shí)例擴(kuò)展到n個(gè)實(shí)例，例如對(duì)象池的實(shí)現(xiàn)。（n不是指無(wú)限個(gè)實(shí)例，而是固定的某個(gè)數(shù)）

將new構(gòu)造器的調(diào)用轉(zhuǎn)移到其他類中，例如多個(gè)類協(xié)同工作環(huán)境中，某個(gè)局部環(huán)境只需要擁有某個(gè)類的一個(gè)實(shí)例。

理解和擴(kuò)展Singleton模式的核心是“如何控制用戶使用new對(duì)一個(gè)類的實(shí)例構(gòu)造器的任意調(diào)用”。

.NET框架中的Singleton應(yīng)用

MyClass c1 = new MyClass();
MyClass c2 = new MyClass();

Type t1 = c1.GetType();
Type t2 = c2.GetType();

t1==t2 這說(shuō)明，GetType方法獲得的Type實(shí)例都是單例。

HttpContext.Current也是如此，他們是通過(guò)Singleton的擴(kuò)展方式實(shí)現(xiàn)的，他們的單例也并不是覆蓋所有領(lǐng)域，只是針對(duì)某些局部領(lǐng)域中，是單例的，不同的領(lǐng)域中還是會(huì)有不同的實(shí)例。