C#实现的23种设计模式-单例模式解析
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更新于2024-08-09
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"该文档是关于23种经典设计模式的C#版本介绍,主要讨论了其中的一种——单例模式(Singleton Pattern)。"
在软件工程中,设计模式是一种被广泛接受并反复使用的解决方案模板,用于解决常见的设计问题。单例模式是一种创建型设计模式,其目标是确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。这种模式常用于控制资源的共享,例如日志文件、数据库连接或线程池。
动机:单例模式的主要动机是确保在系统中只有一个实例存在,以避免因多个实例导致的逻辑错误和资源浪费。在某些情况下,如配置对象、缓存管理或系统级服务,需要确保类的实例只有一个,以保持系统的一致性和效率。
结构图:文档中提到的结构图可能展示了类的结构,包括Singleton类本身及其静态成员变量,用于存储单一实例。
意图:单例模式的意图在于限制对类实例的创建,确保所有对该类实例的访问都通过一个公共的全局入口点进行,这样可以控制实例的生命周期和状态。
生活中的例子:例如,一个城市的水电供应系统,只有一个实体负责整个城市的供水和供电,用户无法自行创建新的供水供电系统,而是通过统一的服务接口获取服务。
适用性:
1. 当系统中只需要一个共享对象时,如系统配置或日志记录器。
2. 当实例化对象消耗资源较大或初始化时间较长,且多个地方需要共享该对象时。
代码实现:文档中提到了两种实现方式:
1. 单线程实现:在单线程环境中,简单的静态成员变量和私有构造函数可以实现单例,但在多线程环境中,这种方法不安全,因为可能出现多个线程同时创建实例的情况。
2. 多线程实现:为了解决线程安全问题,可以使用volatile关键字和锁机制。volatile确保了多个线程对instance的访问是可见的和同步的,而lock语句块则确保了在同一时刻只有一个线程能够执行实例化操作。
在C#中,可以使用双重检查锁定(Double-Check Locking)或静态内部类等方法来实现线程安全的单例,这些方法更高效且避免了不必要的同步开销。
总结,单例模式是设计模式中非常基础且重要的一种,尤其是在多线程和资源管理的场景下。正确地实现单例模式对于保证系统稳定性和性能至关重要。
2012-11-17 上传
2020-07-23 上传
2022-07-17 上传
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