设计模式二-----单件模式

ゞ浴缸里的玫瑰 2023-06-09 13:23 16阅读 0赞

# 设计模式二-----单件模式 #

单件模式的主要用途在于控制某个类型的实例数量–有且仅有一个，例如与统计相关业务需求实现。(单件模式的主要意图就是控制该类只能够创建一个实例，同时向客户程序提供唯一访问它的全局访问点)

试图通过经典单件模式实现分布式环境下的“单件”不现实，因此，项目中的“单”字是有上下文和语义范围限制

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## 一、实现单件的方式 ##

外部方式：  
 客户程序使用某些全局对象时，做一些Try-Use的工作；  
 如果没有，就自己创建一个，把它放在全局位置上；  
 如果原本有，就直接用一个现成的。

内部方式：  
 类型自己控制生成实例的数量，无论客户程序是否Try过，类型自己控制就提供一个实例，客户程序使用的都是这个现成的唯一的实例

相比较而言，外部方式很不可靠，毕竟实例不只是一个，同时也不能做到全部的客户程序都做这种唯一性的检查。内部方式把干扰因素排除在类型之外，相对更保险一些

## 二、多线程问题 ##

**值得注意的问题是单件模式遇到多线程调用问题**  
 1、可以添加关键字(volatilc,表示字段可能被多个线程修改，但是不接受编译器优化，也就是说在任何时间访问读是一个值)  
 2、在调用前提升变量范围的方式解决  
 3、实例构造函数私有化，公共静态成员访问

**代码细节问题**  
 1、不要实现ICloeable接口或者继承自其相关的子类，否则客户程序可以跳过已经隐藏的类构造函数  
 2、严防序列化，因为序列化事实上完成了Singleton对象的复制和重现

## 三、粗细粒度的单件模式 ##

除了线程安全外，还需要注意单件模式的粗细粒度问题。例如某个线程是长时间运行的后台任务，他本身存在很多模块和中间块处理，但每个线程都希望有自己的线程内单独Singleton对象，其他线程也独立操作自己的线程内Singleton，这样Singleton的实例总数 = 1(每个线程内部唯一一个) \* N (线程数) = N。

另外，需要注意桌面应用和Web应用中粗细粒度问题，实际问题需要适应的方法。

## 四、分布环境下的单件模式 ##

除了限制在一个进程内，软件性能可以进一步提升，很多关键应用都需要到集群实现水平扩展。

之前在一个线程内部，为了实现一个线程安全的唯一实例就需要大费周章地做一个Double Check或取巧地采用》NET Framework内置机制。

当2个以上内部都保存一个具有new Singleton()能力的类型后，常规的单件模式很难控制他们的实现，这时直接剥夺他们new Singleton()的能力，双方之间增加一个代理，由这个代理向本进程内部的实体提供远程Singleton实例的引用，把构造工作从本地剥离到远程。

如果是Cluster环境，远程调用可能运行在集群的Controller节点上，也可以运行在某个Controller+Member的机器上；如果仅仅是一台机器的多个进程间通信，它可以“寄生”在某个进程独立内部，或者自己在一个单独的进程里。

另外，还有一个班Singleton的方式，内涵上单件模式要求的“唯一性”是为了内容的统一一致，既要确保所有关于某些内容的修改是同步的。因为如果内容自己是能“同步”的，那么是最好的。

## 五、单件模式的使用问题 ##

经典单件模式实现上总是会在内存中保留一个一致驻留内存的实例，尽管这也是模式意图所在，但这往往不适合那些需要长时间持续运行的程序，因为变化总是存在，对它的任何修改都需要重启进程。

为了避免这个问题，可以根据需要为单件对象增加一个维护方法，允许外部程序或者工具调整单件对象成员；也可以设计一个Timer,赋予其自维护性。

同时，单件对象的存在多少也会程序的扩展性受到一定程度的限制。

## 六、小结 ##

单件模式更多地强调构造数量的唯一性。

工程上实现Singleton的挑战主要来自于它的运行环境和需要保持Singleton特质的颗粒度，为了降低技术实施风险可以借助数据库、共享进程等方式近似解决分布式环境下Singleton的实现。

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