1. Singleton 模式的不同实现形式

1) 最简单的Sigleton (无线程同步, 不适应多线程环境)

using System;

public class Singleton

{

private static Singleton instance;

private Singleton() { }

public static Singleton GetInstance() {

if (instance == null) {

instance = new Singleton();

}

return instance;

}

}

2) 著名的Double check 方式(有同步控制, 可以用于多线程环境)

这种方式实现也不复杂，需要注意的是，在.Net 平台下，由于优化的需要，JIT 编译器有

可能调整语句顺序，因此要使用易失字段(C#使用volatile 关键字)避免这种情况的发生。

using System;

public class Singleton

{

private static volatile Singleton instance;

private static readonly object lockHelper = new object();

private Singleton() { }

public static Singleton GetInstance() {

if (instance == null) {

lock(lockHelper) {

if (instance == null) {

instance = new Singleton();

}

}

}

return instance;

}

}

3) 事实上，.net编译器可能为我们带来麻烦，同时我们也可以利用.net运行时的特点实现更为

简洁的多线程Singleton, 那就是 static 构造器，我们知道，static 构造函数是由.net

runtime 调用的，用户不可直接调用，并且它保证即使在多线程模式下，static 构造函数

也只会被执行一次，也可以这么说，.net 运行时免费为我们加了锁，那么我们就可以利用这个

特点，来实现更为简洁的Singleton (当然也适应多线程环境), 实现如下：

using System;

public class Singleton

{

private static Singleton instance;

static Singleton() {

instance = new Singleton();

}

private Singleton() { }

public static Singleton GetInstance() {

return instance;

}

}

如果我们更加的崇尚简洁，则可以使用内联的方式来初始化instance, 实现如下：

using System;

public class Singleton

{

private static Singleton instance  = new Singleton();

private Singleton() { }

public static Singleton GetInstance() {

return instance;

}

}

当然，更为简洁的做法是：

using System;

public class Singleton

{

public static readonly Singleton Instance  = new Singleton();

private Singleton() { }

}

Singleton 模式的主要优点:

1). 适用于任何类.

2). 可以通过派生创建，无论基类是否为Singleton, 子类都可以实现为Singleton。

3). Lazy loading: 如果从来没有使用过一个Singleton 类, 它就不会占用内存。

Sigleton 模式的代价：

1). 销毁方法没有定义：Singleton 一旦被加载，将一直存在于内存，直到应用程序卸载，无法销毁，

即使将其设置为null, 系统的各个对象仍然可能拥有它的引用，再次调用时，将再次产生一个实

例，如果在C++ 这个的系统中，这样的操作还有可能导致系统的崩溃。

2). 效率问题：每次调用都要执行if 语句，而大部分情况下是多余的，不过这个问题只在第一种方式实现的

Singleton 模式中存在。

3). Singleton 的子类天然不是Singleton, 必须重新实现。

4). 丧失多态性。

5). 不透明性：客户程序必须知道它正在使用一个Singleton, 因为必须使用GetInstance() 才能创建

实例。

2. MonoState 的实现及其与Singleton 的比较

Monostate是另一种获得“系统某个类别对象都表现为一个对象”的实现方式，Singleton模式重在

通过保证系统中只有唯一实例，而Monostate模式重在保证唯一状态, 当然Singleton模式更多的是用来

保证唯一实例。

Monostate模式更多关注的是行为，即行为上的一致；Singleton模式更多关注的是结构，强制结构上的

单一，仅产生唯一实例，下面是MonoState 模式的实现：

using System;

public class Mono

{

private int a;

private int b;

public Mono(int a, int b) {

this.a = a;

this.b = b;

}

public int A {

get {

return this.a;

}

set {

this.a = value;

}

}

public int B {

get {

return this.b;

}

set {

this.b = value;

}

}

}

public class MonoState

{

private static Mono mono;

public MonoState() {

mono = new Mono(10, 20);

}

public Mono Mono {

get {

return mono;

}

set {

mono = value;

}

}

}

internal static class TestApp

{

private static void Main() {

MonoState monoState1 = new MonoState();

monoState1.Mono.A = 200;

MonoState monoState2 = new MonoState();

monoState2.Mono.B = 400;

Console.WriteLine(object.ReferenceEquals(monoState1.Mono, monoState2.Mono));

}

}

Monostate模式比Singleton模式有着一些优势和特点：

1). 没有到底谁负责销毁的问题，你可以在你不想Monostate对象的时候将它销毁，因为它和任何

其他的对象没有任何区别。

2). MonoState 的子类天然就是MonoState。

3). 可以表现多态性，因为Mono 属(或者实现为两个方法)不是static 的，因此可以override.

4). 透明性：用户并不需要也不关心是否使用了Monostate模式对象，原因还是Monostate对象和其

他对象是一样的。

当然Monostate模式也有自己的限制和代价：

1). 内存占用：即使不使用Monostate对象，也要占用内存，因为有static成员变量。

2). 效率：因为Monostate模式中创建的是真正的对象，因此需要创建和销毁开销。

3). 不可转换：无法把一个非MonoState 的对象通过子类化变为MonoState.

 

参考: Agile Software Development

        Principles, Patterns, and Practices