单例模式几种方法实现

单例模式

动机(Motivation)

在软件系统中，经常有这样一些特殊的类，必须保证它们在系统中只存在一个实例，才能确保它们的逻辑正确性、以及良好的效率。
如何绕过常规的构造器，提供一种机制来保证一个类只有一个实例？
public sealed class Singleton
{
private static Singleton _instance = null;

private Singleton()
{

}

public static Singleton Instance
{
    get { return _instance ?? (_instance = new Singleton()); }
}

}

说明：

对于线程来说不安全
单线程中已满足要求
优点：
由于实例是在 Instance 属性方法内部创建的，因此类可以使用附加功能
直到对象要求产生一个实例才执行实例化；这种方法称为“惰性实例化”。惰性实例化避免了在应用程序启动时实例化不必要的 singleton。

线程安全的

public sealed class Singleton
{
private static Singleton _instance = null;
private static readonly object Padlock = new object();

private Singleton()
{
}

public static Singleton Instance
{
    get
    {
        lock (Padlock)
        {
            if (_instance == null)
            {
                _instance = new Singleton();
            }

        }
        return _instance;
    }
}

}

说明：

同一个时刻加了锁的那部分程序只有一个线程可以进入
对象实例由最先进入的那个线程创建
后来的线程在进入时（instence == null）为假，不会再去创建对象实例
增加了额外的开销，损失了性能

双重锁定

public sealed class Singleton
{
private static Singleton _instance = null;
private static readonly object Padlock = new object();

private Singleton()
{
}

public static Singleton Instance
{
    get
    {
        if (_instance == null)
        {
            lock (Padlock)
            {
                if (_instance == null)
                {
                    _instance = new Singleton();
                }

            }
        }

        return _instance;
    }
}
说明：

多线程安全
线程不是每次都加锁
允许实例化延迟到第一次访问对象时发生
静态初始化

public sealed class Singleton
{
private static readonly Singleton _instance = null;

static Singleton()
{
    _instance = new Singleton();
}

private Singleton()
{
}

public static Singleton Instance
{
    get
    {
        return _instance;
    }
}

说明：

依赖公共语言运行库负责处理变量初始化
公共静态属性为访问实例提供了一个全局访问点
对实例化机制的控制权较少(.NET代为实现)
静态初始化是在 .NET 中实现 Singleton 的首选方法

延迟初始化
public sealed class Singleton
{
private Singleton()
{
}

public static Singleton Instance
{
    get
    {
        return Nested.instance;
    }
}

private class Nested
{
    internal static readonly Singleton instance = null;
    static Nested()
    {
        instance = new Singleton();
    }
}

}
说明：

初始化工作由Nested类的一个静态成员来完成，这样就实现了延迟初始化
注意事项

Singleton模式中的实例构造器可以设置为protected以允许子类派生。
Singleton模式一般不要支持ICloneable接口，因为这可能会导致多个对象实例，与Singleton模式的初衷违背。
Singleton模式一般不要支持序列化，因为这也有可能导致多个对象实例，同样与Singleton模式的初衷违背。
Singletom模式只考虑到了对象创建的管理，没有考虑对象销毁的管理。就支持垃圾回收的平台和对象的开销来讲，我们一般没有必要对其销 毁进行特殊的管理。

总结

Singleton模式是限制而不是改进类的创建。
理解和扩展Singleton模式的核心是“如何控制用户使用new对一个类的构造器的任意调用”。
可以很简单的修改一个Singleton，使它有少数几个实例，这样做是允许的而且是有意义的。