單例模式 (Singleton Pattern)

February 9, 2020

C#   Design Pattern

本篇介紹設計模式中的單例模式 (Singleton Pattern) ，這個模式可建立程式執行時的唯一物件。

特色

  • 該類別在程式執行期間，只容許一個 Instance (實例) 存在。
  • 須包含檢查 Instance 是否存在的程式、產生 Instance 的程式，以及提供 Public 方法供外部程式存取 Instance。

優點

  • 和 Static Class 相比，保留較多的特性，如：可被封裝與繼承，可被動態產生等。

缺點

  • 等於是全域變數。在任何類別都能存取 Instance。當發生錯誤時，不容易找出是哪一次的存取導致的。
  • 同上，無法保證每次執行同樣方法時，都取得同樣的回傳值。

參考資料

在 C# 中使用 sealed 關鍵字建立類別

  • 由於建構子是 private 的，因此若有類別欲繼承，將會在編譯時發生錯誤。
  • 若將繼承的類別放置於原有的類別內，成為一個巢狀類別，則可能導致多個 Instance 產生。
  • 因此使用 sealed 限制該類別不能被繼承。
  • 參考資料: Why Singleton Class Sealed in C# - Dot Net Tutorials

範例

///<summary> 單例模式類別 </summary>
public sealed class Singleton // 使用 sealed 關鍵字表示不能被繼承
{
    private static Singleton instance = null;
    public static Singleton Instance 
    {
        get 
        {
            if (instance == null) 
            {
                instance = new Singleton(); // 第一次被 get 時，才建立物件
            }
            return instance; // 之後直接回傳先前建立的物件
        }
    }
    // NOTE: 如果在多執行緒的狀態下使用單例類別，要在取得 Instance 時，加入 lock 檢查
    
    private Singleton() { } // 宣告私有建構子，強迫外部程式使用 Instance

    public void Run()
    {
        Console.WriteLine("Singleton Class");
    }
}

其它參考資料