设计模式（八）—单例模式（创建型）
一、简介（Brief Introduction）

保证一个类只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。这一模式的目的是使得类的一个对象成为系统中的唯一实例。要实现这一点，可以从客户端对其进行实例化开始。因此需要用一种只允许生成对象类的唯一实例的机制，“阻止”所有想要生成对象的访问。使用工厂方法来限制实例化过程。这个方法应该是静态方法（类方法），因为让类的实例去生成另一个唯一实例毫无意义。

单例模式的要点有三个；一是某个类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须自行向整个系统提供这个实例。

从具体实现角度来说，就是以下三点：一是单例模式的类只提供私有的构造函数，二是类定义中含有一个该类的静态私有对象，三是该类提供了一个静态的共有的函数用于创建或获取它本身的静态私有对象。

二、模式分析（Analysis）

参与者：Singleton类定义一个Instance操作，允许客户访问它的唯一实例，Instance是一个类操作。可能负责创建自己的唯一实例。

协作关系：客户只能通过Singleton的Instance操作访问一个Singleton的实例。

三、案例分析（Example）

1、Singleton类定义一个Instance操作，允许客户访问它的唯一实例。GetInstance是一个静态方法，主要负责创建自己的唯一实例。

            static void Main(string[] args)            {                Singleton s1 =Singleton.GetInstance();                Singleton s2 =Singleton.GetInstance();                 if (s1 == s2)                                                  //比较两次实例化后对象结果是实例相同                {                   Console.WriteLine("两个对象是相同的实例");                }                 Console.Read();            }     }

四、解决的问题（What To Solve）

要求生成唯一序列号的环境； 在整个项目中需要有访问一个共享访问点或共享数据，例如一个Web页面上的计数器，可以不用每次刷新都记录到数据库中，使用单例模式保持计数器的值，并确保是线程安全的；创建一个对象需要消耗的资源过多，如要访问IO、访问数据库等资源；
需要定义大量的静态常量和静态方法（如工具类）的环境，可以采用单例模式（当然，也可以直接声明为static的方式）；
当类只能有一个实例而且客户可以从一个众所周知的访问点访问它时。当这个唯一实例应该是通过子类化可扩展的，并且客户应该无需更改代码就能使用一个扩展的实例时。五、优缺点（Advantage and Disadvantage）

优点

一、实例控制

单例模式会阻止其他对象实例化其自己的单例对象的副本，从而确保所有对象都访问唯一实例。

二、灵活性

因为类控制了实例化过程，所以类可以灵活更改实例化过程。

缺点

一、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。可以通过使静态初始化解决此问题。

二、可能的开发混淆

使用单例对象（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。

三、对象生存期

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.NETFramework的语言），只有单例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，但这样会导致单例类中出现悬浮引用。

六、扩展（Extend）

1）全局变量：一个全局变量使得一个对象可以被访问，但它不能防止你实例化多个对象。因为你的任何代码都能修改全局变量，这将不可避免的引起更多调试的意外。换句话说，全局变量的状态总是会出现一些问题的。

2）类构造函数私有和类自身的静态方法：让类自身负责保存它的唯一实例(静态变量)。这个类可以保证没有其他实例可以被创建（通过截取创建新对象的请求），并且它可以提供一个访问该实例的方法（静态方法）。这就是Singleton模式。

七、总结（Summary）

单例模式使得应用程序在运行时保持只能有一个实例，在一些大的应用程序中，主程序只需要有一个，因此需要使用单例模式