Unity3d与设计模式（二）单例模式

为什么要使用单例模式

在我们的整个游戏生命周期当中，有很多对象从始至终有且只有一个。这个唯一的实例只需要生成一次，并且直到游戏结束才需要销毁。
单例模式一般应用于管理器类，或者是一些需要持久化存在的对象。

Unity3d中单例模式的实现方式

（一）c#当中实现单例模式的方法

因为单例本身的写法不是重点，所以这里就略过，直接上代码。
以下代码来自于MSDN。

public sealed class Singleton 
{ 
   private static volatile Singleton instance; 
   private static object syncRoot = new Object(); 
   private Singleton() {} 
   public static Singleton Instance 
   { 
      get  
      { 
         if (instance == null)  
         { 
            lock (syncRoot)  
            { 
               if (instance == null)  
                  instance = new Singleton(); 
            } 
         } 
         return instance; 
      } 
   } 
} 

以上代码是比较完整版本的c#单例。在unity当中，如果不需要使用到monobeheviour的话，可以使用这种方式来构建单例。

（二）如果是monobeheviour呢？

monobeheviour和一般的类有几个重要区别，体现在单例模式上有两点。
第一，monohehaviour不能使用构造函数进行实例化，只能挂载在GameObject上。
第二，当切换场景时，当前场景中的GameObject都会被销毁（LoadLevel带有additional参数时除外），这种情况下，我们的单例对象也会被销毁。
为了使之不被销毁，我们需要进行DontDestroyOnLoad的处理。同时，为了保持场景当中只有一个实例，我们要对当前场景中的单例进行判断，如果存在其他的实例，则应该将其全部删除。
因此，构建单例的方式会变成这样。

public sealed class SingletonMonoBehaviour: MonoBehaviour
{ 
    private static volatile SingletonMonoBehaviour instance; 
    private static object syncRoot = new Object(); 
    public static SingletonMonoBehaviour Instance 
    { 
        get  
        { 
            if (instance == null)  
            { 
                lock (syncRoot)  
                { 
                    if (instance == null)  {
                        SingletonMonoBehaviour[] instances = (SingletonMonoBehaviour[])FindObjectsOfType(typeof(SingletonMonoBehaviour));
                        if (instances != null){
                            for (var i = 0; i < instances.Length; i++) {
                                Destroy(instances[i].gameObject);
                            }
                        }
                        GameObject go = new GameObject("__SingletonMonoBehaviour");
                        instance = go.AddComponent<SingletonMonoBehaviour>();
                        DontDestroyOnLoad(go); 
                    }

                } 
            } 
            return instance; 
        } 
    } 
} 

这种方式并非完美。其缺陷至少有：
* 如果有许多的单例类，会需要复制粘贴这些代码
* 有些时候我们也许会希望使用当前存在的所有实例，而不是删除全部新建一个实例。（这个未必是缺陷，只是设计的不同）
在本文后面将会附上这种单例模式的代码以及测试。

（三）使用模板类实现单例

为了避免重复代码，我们可以使用模板类的方式来生成单例。非MonoBehaviour的实现方式这里就不赘述，只说monoBehaviour的。
代码

public sealed class SingletonTemplate<T>: MonoBehaviour where T : MonoBehaviour {
    private static volatile T instance; 
    private static object syncRoot = new Object(); 
    public static T Instance 
    { 
        get  
        { 
            if (instance == null)  
            { 
                lock (syncRoot)  
                { 
                    if (instance == null)  {
                        T[] instances = (T[])FindObjectsOfType(typeof(T));
                        if (instances != null){
                            for (var i = 0; i < instances.Length; i++) {
                                Destroy(instances[i].gameObject);
                            }
                        }
                        GameObject go = new GameObject();
                        go.name = typeof(T).Name;
                        instance = go.AddComponent<T>();
                        DontDestroyOnLoad(go); 
                    }

                } 
            } 
            return instance; 
        } 
    } 
}

以上代码解决了每个单例类都需要重复写同样代码的问题，基本上算一个比较好的解决方案。

单例当中的一些坑

• 最大的坑是单例的monobehaviour，其生命周期并非我们程序员可以控制的。MonoBehaviour本身的Destroy，将会决定单例类的实例在何时销毁。因此，一定不要在OnDestroy函数中调用单例对象，这可能导致该对象在游戏结束后依然存在（原本的单例类已经销毁了，你又创建了一个新的，当然就不会再销毁一次了）。举例来说，以下的代码是需要注意的的。

void Start(){
    Singleton.Instance.OnSomeTime += DoSth;
}

void OnDestroy(){
    Singleton.Instance.OnSomeTime -= DoSth;
}

• 此外，建议不要在场景或者预置当中放置拥有单例类组件的Gameobject。很多网上的项目有这样的写法。但我的观点是这种写法不够灵活。如果使用这种方法，注意在获取instance时，将找到的第一个对象赋给instance

if (instance == null)  {
                        T[] instances = (T[])FindObjectsOfType(typeof(T));
                        if (instances != null){
                        instance = instances[0];
                            for (var i = 1; i < instances.Length; i++) {
                                Destroy(instances[i].gameObject);
                            }
                        }
    }

单例与静态的区别

我们都知道，静态的成员或者方法，在整个Runtime当中也只有一份。所以一直存在着静态与单例模式之争。
事实上这两种方式都有其适用范围，不能片面的说某种好或某种不好。具体的争论实在是太多了，资料也多，这里也不深入讲，仅仅简单的说明一下两者使用上的区别。
* 单例的方法可以继承，静态的不可以。
* 单例存在着创建实例的过程，生命周期并不是整个运行时，静态方法在编译时就存在，整个过程中是一直有效的。
虽然两者的区别其实非常多，但在这里只说一个最核心的问题，如何进行选择？

其实很简单，从面向对象的角度来说——
* 如果方法中需要用到实例本身的状态，也就是说需要用到实例的成员时，这个方法一定是实例方法，请使用单例调用。
* 如果方法中完全不涉及到实例，而是类共享的一些状态的话，或者甚至不需要任何状态，这个方法一定是静态方法。
从应用的角度来说，我觉得以上就足够了，至于说内存占用的不同啊，GC以及效率上的区别啊这些我觉得更多是理论，不够贴近实际使用。

单例虽好，请勿滥用

滥用设计模式是很多人都会遇到的问题，尤其是对新手来说。设计模式应该只在合适的场景当中使用，而不是随处都使用单例。
事实上，单例的滥用会造成以下一些问题：
* 代码的耦合性可能会增加。如一个模块当中调用MusicController.instance.Play，可能导致这个模块无法独立复用。
* 单个类的职责可能会过大，违背单一职责原则。
* 某些情况下会造成一些性能问题。
可以使用一些别的方法来代替单例模式，这里暂时不再扩展。

不使用单例的单例

在某些情况下我会使用这种方法来构建唯一实例。
Game.Instance.MusicController或Game.MusicController。
作为更高一级的控制器的单例成员或者类变量，同样可以使该实例在整个游戏中仅存在一份。
其优势在于扩展性更好，因为我们可以随时添加Game.Instance.ReleaseMusicController，等等。这里就不再扩展了。
本文的代码如下
singleton