.NET 设计模式—单例模式（SingletonPattern）

简介

单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的软件设计模式，该模式的主要目的是确保某一个类只有一个实例存在。当你希望在整个系统中，某个类只能出现一个实例时，单例对象就非常适合。

优点

单例模式可以保证在全局内存中只有一个实例，节省了系统资源。
单例模式可以避免对资源的多重占用，例如一个写文件操作，为了保证数据不会发生冲突，必须确保只有一个实例在对它进行操作。
单例模式可以提供一个全局访问点，对于一些需要频繁进行实例化和销毁的对象，单例模式可以提高系统性能。

缺点

单例模式一般没有接口，扩展困难，若要扩展，除非修改原代码。
单例模式对测试的支持不友好，因为它们是静态的，所以很难进行单元测试。
如果在应用程序的不同模块中过度使用单例，可能会导致代码的耦合度高，难以调试和维护。
单例模式可能会导致"单例依赖"情况，如果一个类依赖于单例服务，那么这个类在测试时可能很难被模拟或替换。

实现

懒汉式：单例实例在第一次被使用时构建，延迟初始化（推荐使用）。

cs 复制代码

/// <summary>
/// 单例模式-懒汉式
/// </summary>
public class Singleton
{
    /// <summary>
    /// 可以把需要处理的逻辑放在构造函数中
    /// </summary>
    private Singleton()
    {

    }

    private static Singleton _instance = null;
    private static readonly object _lock = new object();
    public static Singleton GetInstance()
    {
        if (_instance == null)//为了提升性能，对象初始化之后能够并发
        {
            lock (_lock)//保证任意时刻只有一个线程可以进入
            {
                if (_instance == null)//这里用于第一次初始化时的并发判断，防止重复初始化
                {
                    _instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return _instance;
    }

}

饿汉式1：单例实例在类装载时通过静态构造函数构建，急切初始化。（预先加载法）

cs 复制代码

/// <summary>
/// 单例模式-饿汉式
/// </summary>
public class SingletonSecond
{
    /// <summary>
    /// 可以把需要处理的逻辑放在构造函数中
    /// </summary>
    private SingletonSecond()
    {

    }

    private static SingletonSecond _instance = null;

    /// <summary>
    /// 由CLR调用，且只调用一次，会在程序第一次使用该类型之前
    /// </summary>
    static SingletonSecond()
    {
        _instance = new SingletonSecond();
    }

    public static SingletonSecond GetInstance()
    {
        return _instance;
    }
}

饿汉式1：单例实例在类装载时通过静态字段构建，急切初始化。（预先加载法）

cs 复制代码

/// <summary>
/// 单例模式-饿汉式
/// </summary>
public class SingletonThird
{
    /// <summary>
    /// 可以把需要处理的逻辑放在构造函数中
    /// </summary>
    private SingletonThird()
    {

    }

    /// <summary>
    /// 静态字段也是由CLR保障的，在程序第一次使用该类型之前，完成初始化，且只初始化一次
    /// </summary>
    private static SingletonThird _instance = new SingletonThird();

    public static SingletonThird GetInstance()
    {
        return _instance;
    }
}

总结

懒汉式优点：

避免了饿汉式的那种在没有用到的情况下创建实例，资源利用率高，不执行GetInstance()就不会被实例，可以执行该类的其他静态方法。

懒汉式缺点：

多线程使用时一定要注意加锁+双if判断，第一次加载时不够快，多线程使用不必要的同步开销大。

饿汉式优点：

不存在多线程并发的问题，线程安全，在类加载的同时已经创建好一个静态对象，调用时反应速度快。

饿汉式缺点：

资源效率不高，可能GetInstance()永远不会执行到，但执行该类的其他静态方法,那么这个实例仍然初始化。