.NET中的设计模式 - 单件模式

.NET中的设计模式 - 单件模式2010-10-28 博客园倪大虾如众所知,单件模式做为<Gof 23中设计模式>之一,其意图仅允许单件类的一个实例存在（扩展单件模式不在此文范围内）,并提供全局的访问方法.UML类图如下.

http://csharpindepth.com/Articles/General/Singleton.aspx一文中列举了单件模式实现的5种方法,但诸多文章中都或多或少的遗漏一些问题:如何保证线程安全,如何保证仅有一个实例存在,如何根据业务变化扩展.

下面以C#实现单件为例,对这些问题一一说明.

1.如何保证线程安全

在C#中可以使用static,readonly两个关键字保证单件的线程安全.static关键字修饰的静态成员在程序运行时由 .NET Framework 公共语言运行库（CLR）自动加载管理,这些成员是密封的,全局的,且不能被实例化。诸如此类的特点,让C#中的单件实现更加方便简洁.readonly关键字可用于保证对单件实例的引用在任何情况下不被修改.也因此与static一起保证单件的线程安全.

2.如何保证仅有一个实例存在

在C#中,static关键字保证了对单件实例的唯一引用,隐藏构造函数保证无法通过new构造对象.但这并不能保证单件实例的唯一性.如我们可以反序列化出一个单件类型的实例,也可以通过实现克隆接口克隆一个单件的实例.

因此我们要保证单件类型不能被序列化,不能被克隆,即不能为单件类型及扩展类型添加Serializable标签和实现克隆接口或方法.

3.如何扩展

除了在<Gof 23种设计模式>一书中提及对单件类型的扩展之外,很少有文章提到对单件类的继承扩展,甚至有的C#实现方式中直接将单件类前加上了sealed关键字来密封单件类.但是在实际项目中,业务需求的多变必然要求单件类能够被继承.Gof一书中提到了使用注册单件的方法实现单件类的继承.在C#中,我们可以使用继承类扩展单件类,使用反射来根据需求装载不同的单件子类型.

下面是具体的代码示例,示例中演示了C#中单件的一种实现方式和对单件类的继承.

1 using System;
2  using System.Collections.Generic;
3  using System.Linq;
4  using System.Text;
5 using System.Reflection;
6
7 namespace SingletonDemo
8 {
9   class Program{
10     static void Main（string[] args）{
11       try{
12         Singleton s1 = Singleton.Instance;
13         Console.WriteLine（"This is {0}.", s1.Name）;
14         Singleton sc = s1.Clone（）;
15         Console.WriteLine（"This is {0}.", sc.Name）;
16         s1.Name = "小小";
17         Console.WriteLine（"This is {0}.", s1.Name）;
18         Console.WriteLine（"This is {0}.", sc.Name）;
19         MySingleton s2 = MySingleton.Instance as MySingleton;
20         Console.WriteLine（"{0} is {1} year old.", s2.Name, s2.Age）;
21       }
22       catch （Exception ex）{
23         Console.WriteLine（"Error:{0}",ex.Message）;
24       }
25     }
26   }
27   public class Singleton{
28     public string Name = "倪大虾";
29     //readonly可以保证线程安全
30     static readonly Singleton instance = Create（）;
31     static Singleton（）{
32     }
33     protected Singleton（）{
34     }    
35     public static Singleton Instance{
36       get{
37         return instance;
38       }
39     }
40     private static Singleton Create（）{
41       try{
42         //从外部（注册表,配置文件...）导入
43         string typeName = "SingletonDemo.MySingleton";
44         Type t = Type.GetType（typeName）;
45         ConstructorInfo ci = t.GetConstructor（new Type[]{}）;
46         return （Singleton）ci.Invoke（null）;
47       }
48       catch （Exception ex）{
49         throw ex;
50       }
51     }
52     /*//不能实现克隆方法
53     public Singleton Clone（）{
54       return new Singleton（）;
55     }*/
56   }
57   [Serializable]
58   public class MySingleton:Singleton{
59     public int Age = 28;
60   }
61 }

特别说明:示例中单件的实现方法是个人比较推荐的众多实现方法中的一种.