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. 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.

1. 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.

1. 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.

using System;
 using System.Collections.Generic;
 using System.Linq;
 using System.Text;
 using System.Reflection;

namespace SingletonDemo
{
    class Program{
        static void Main(string[] args){
            try{
                Singleton s1 = Singleton.Instance;
                Console.WriteLine("This is {0}.", s1.Name);
                Singleton sc = s1.Clone();
                Console.WriteLine("This is {0}.", sc.Name);
                s1.Name = "小小";
                Console.WriteLine("This is {0}.", s1.Name);
                Console.WriteLine("This is {0}.", sc.Name);
                MySingleton s2 = MySingleton.Instance as MySingleton;
                Console.WriteLine("{0} is {1} year old.", s2.Name, s2.Age);
            }
            catch (Exception ex){
                Console.WriteLine("Error:{0}",ex.Message);
            }
        }
    }
    public class Singleton{
        public string Name = "倪大虾";
        //readonly可以保证线程安全
         static readonly Singleton instance = Create();
        static Singleton(){
        }
        protected Singleton(){
        }       
        public static Singleton Instance{
            get{
                return instance;
            }
        }
        private static Singleton Create(){
            try{
                //从外部(注册表,配置文件...)导入
                 string typeName = "SingletonDemo.MySingleton";
                Type t = Type.GetType(typeName);
                ConstructorInfo ci = t.GetConstructor(new Type[]{});
                return (Singleton)ci.Invoke(null);
            }
            catch (Exception ex){
                throw ex;
            }
        }
        /*//不能实现克隆方法
        public Singleton Clone(){
            return new Singleton();
        }*/
    }
    [Serializable]
    public class MySingleton:Singleton{
        public int Age = 28;
    }
}