C# 单例模式

单例模式介绍

单例模式只允许被其自身实例化一次，且向外部提供了一个访问该实例的接口。

通常来说，单例对象进行实例化时一般不带参数，因为如果不同的实例化请求传递的参数不同的话会导致问题的产生。

单例模式主要特点

全局唯一性：单例模式确保一个类只有一个实例，无论多少次尝试创建该类的实例，都只会返回第一次创建的实例。这提供了一种全局访问点，使得在程序的任何地方都可以访问和使用这个唯一的实例。
线程安全性：在多线程环境中，单例模式需要确保实例的创建是线程安全的，以防止多个线程同时创建多个实例。这通常通过同步机制（如双重检查锁定）来实现。
延迟初始化（懒加载）或预初始化（饿加载）：单例模式可以通过不同的实现方式来实现实例的创建时机。懒加载（懒汉式）意味着实例在第一次被请求时创建，而预初始化（饿汉式）则意味着实例在类加载时就已经创建。懒加载可能带来线程安全的问题，而预初始化则不存在这个问题，但可能会浪费一些资源，因为实例可能在程序执行过程中从未被使用。
封装性：单例模式将类的实例化过程封装在类内部，隐藏了实例化的细节，对外只提供一个全局的访问点。这有助于隐藏实现细节，并提供了一个统一的接口来获取类的实例。
限制实例化：单例模式通过私有构造函数和静态方法限制了类的实例化过程，确保只有单例类自己能够创建实例，外部代码无法直接通过new关键字来创建新的实例。
简化配置：在某些场景中，单例模式可以简化对象的配置和管理。例如，当某个类需要访问数据库连接池、日志记录器或其他共享资源时，可以通过单例模式来管理这些资源的唯一实例，避免资源的重复创建和浪费。

需要注意的是，虽然单例模式在某些情况下很有用，但它也可能导致代码难以理解和维护。过度使用单例模式可能导致代码结构混乱、依赖关系复杂以及测试困难。因此，在使用单例模式时应该谨慎考虑，并确保它真正符合你的设计目标和需求。

单例模式常见使用方式

饿汉式（静态初始化）

在这种模式下，Singleton类在加载时就会立即创建并初始化一个静态实例，所以它是线程安全的，但可能造成资源浪费，如果程序从未使用到该实例。

public sealed class Singleton
{private static readonly Singleton instance = new Singleton();// 将构造函数设为私有，防止外部直接实例化private Singleton() {}// 提供一个公共的静态属性来获取实例public static Singleton Instance{get { return instance; }}
}

懒汉式（线程不安全）

这种实现不是线程安全的，当多线程同时访问Instance属性并发现instance为空时，可能会创建多个实例。

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

懒汉式（双重检查锁定 - 线程安全）

双重检查锁定解决了线程安全问题，在多线程环境下确保了只有一个实例被创建。volatile关键字确保了多线程环境下的可见性和有序性。

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;}}
}

静态内部类（线程安全且延迟加载）

使用静态内部类的方式实现单例模式既保证了线程安全，又实现了延迟加载，即当首次访问Singleton.Instance时才会真正实例化对象。

public sealed class Singleton
{private Singleton() {}public static Singleton Instance{get{return Nested.instance;}}private class Nested{// 静态初始化只会在第一次调用Nested.instance时发生internal static readonly Singleton instance = new Singleton();}
}

枚举模式（最简洁、线程安全）

如果单例可以接受无参数构造函数，并且不需要额外的方法和状态，可以通过枚举实现单例模式，这种方式是线程安全的并且自动处理序列化问题。不过它适用于非常简单的场景，因为枚举不能扩展其他功能或行为。