Singleton模式主要作用是保證在應(yīng)用程序中，一個類只有一個實例存在。在很多操作中，比如建立目錄 數(shù)據(jù)庫連接都需要這樣的單線程操作。還有, singleton能夠被狀態(tài)化; 這樣，多個單態(tài)類在一起就可以作為一個狀態(tài)倉庫一樣向外提供服務(wù)，比如，你要論壇中的帖子計數(shù)器，每次瀏覽一次需要計數(shù)，單態(tài)類能否保持住這個計數(shù)，并且能synchronize的安全自動加1，如果你要把這個數(shù)字永久保存到數(shù)據(jù)庫，你可以在不修改單態(tài)接口的情況下方便的做到。另外方面，Singleton也能夠被無狀態(tài)化。提供工具性質(zhì)的功能，

1、模式分類

從目的來看主要有：

（1）創(chuàng)建型（Creational）模式：負(fù)責(zé)對象創(chuàng)建

（2）結(jié)構(gòu)型（Structural）模式：處理類與對象間的組合

（3）行為型（Behavioral）模式：類與對象交互中的職責(zé)分配

從范圍來看：

（1）類模式處理類與子類的靜態(tài)關(guān)系

（2）對象模式處理對象間的動態(tài)關(guān)系

2、動機（Motivation）

在軟件系統(tǒng)中，經(jīng)常有這樣一些特殊的類，必須保證它們在系統(tǒng)中只存在一個實例，才能確保它們的邏輯正確性、以及良好的效率。

如何繞過常規(guī)的構(gòu)造器，提供一種機制來保證一個類只有一個實例？

這應(yīng)該是類設(shè)計者的責(zé)任，而不是使用者的責(zé)任

3、意圖（Intent）

保證一個類僅有一個實例，并提供一個該實例的全局訪問點 ——《設(shè)計模式GoF》

4、結(jié)構(gòu)（Structure）

5、單線程Singleton模式實現(xiàn)

public class Singleton
{
    private static Singleton instance;
    private Singleton(){}
    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if(instance == null)
            {
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }
}

私有的實例構(gòu)造器是為了屏蔽默認(rèn)產(chǎn)生的構(gòu)造器，讓類的使用者無法調(diào)用構(gòu)造器。

單線程Singleton模式的幾個要點

（1）Singleton模式中的實例構(gòu)造器可以設(shè)置為protected以允許子類派生。

（2）Singleton模式一般不要支持ICloneable接口，因為這可能會導(dǎo)致多個對象實例，與Singleton模式的初衷違背。

（3）Singleton模式一般不要支持序列化，因為這也有可能導(dǎo)致多個對象實例，同樣與Singleton模式的初衷違背。

（4）Singleton模式只考慮到了對象創(chuàng)建的管理，沒有考慮對象銷毀的管理。就支持垃圾回收平臺和對象的開銷來講，我們一般沒有必要對其銷毀進(jìn)行特殊的管理。

不能應(yīng)對多線程環(huán)境：在多線程環(huán)境下，使用Singleton模式仍然有可能得到Singleton類的多個實例對象。

多線程Singleton模式實現(xiàn)

class Singleton
{
    private static volatile singleton instance = null;
    private static object lockHelper = new object();
    private Singleton() {}

    public static Singleton Instance()
    {
        if (instance == null)
        {
            lock (lockHelper)
            {
                if(instance == null)
                {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

關(guān)于volatile修飾：編譯器在編譯代碼的時候會對代碼的順序進(jìn)行微調(diào)，用volatile修飾保證了嚴(yán)格意義的順序。一個定義為volatile的變量是說這變量可能會被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會去假設(shè)這個變量的值了。精確地說就是，優(yōu)化器在用到這個變量時必須每次都小心地重新讀取這個變量的值，而不是使用保存在寄存器里的備份。

使用.NET類型初始化機制實現(xiàn)多線程Singleton模式

class Sigleton
{
    public static readonly Singleton Instance = new Singleton();
    private Singleton() { }
}

以上是內(nèi)聯(lián)初始化（生成的同時進(jìn)行初始化）的單例模式，它等同于：

class Singleton
{
    public static readonly Singleton Instance;
    static Singleton()
    {
        Instance = new Singleton();
    }
    private Singleton() {  }
}

內(nèi)聯(lián)初始化其實是把靜態(tài)的字段放到靜態(tài)構(gòu)造器去初始化。反編譯出內(nèi)聯(lián)初始化的代碼可以看出以上結(jié)論，反編譯出的內(nèi)聯(lián)初始化代碼如下：

.nethod private hidebysig specialnane rtspecialnane static
           void  .cctor() cil nanaged
{
    //Code size                           11(0xb)
    .naxstack        8
    IL_0000:  newobj    instance void Singleton::.ctor()
    IL_0005:  stfld          class Singleton Singleton::Instance
    IL_000a:  ret 
}  //end of method Singleton :: .cctor

只要想訪問靜態(tài)字段，必定已經(jīng)在之前執(zhí)行了靜態(tài)構(gòu)造器。這樣也能夠精確地保證使用的時候一定能拿到實例，如果不使用也不會實例化對象，也就是延時加載的功能。他同樣能夠支持多線程環(huán)境，因為只可能有一個線程執(zhí)行靜態(tài)構(gòu)造器，不可能有多個線程去執(zhí)行靜態(tài)構(gòu)造器，感覺就是程序已經(jīng)自動為我們加鎖了。

它的一點弊端就是它不支持參數(shù)化的實例化方法。在.NET里靜態(tài)構(gòu)造器只能聲明一個，而且必須是無參數(shù)的，私有的。因此這種方式只適用于無參數(shù)的構(gòu)造器。

Singleton模式擴展

將一個實例擴展到n個實例，例如對象池的實現(xiàn)。（n不是指無限個實例，而是固定的某個數(shù)）

將new構(gòu)造器的調(diào)用轉(zhuǎn)移到其他類中，例如多個類協(xié)同工作環(huán)境中，某個局部環(huán)境只需要擁有某個類的一個實例。

理解和擴展Singleton模式的核心是“如何控制用戶使用new對一個類的實例構(gòu)造器的任意調(diào)用”。

.NET框架中的Singleton應(yīng)用

MyClass c1 = new MyClass();
MyClass c2 = new MyClass();

Type t1 = c1.GetType();
Type t2 = c2.GetType();

t1==t2 這說明，GetType方法獲得的Type實例都是單例。

HttpContext.Current也是如此，他們是通過Singleton的擴展方式實現(xiàn)的，他們的單例也并不是覆蓋所有領(lǐng)域，只是針對某些局部領(lǐng)域中，是單例的，不同的領(lǐng)域中還是會有不同的實例。