【设计模式】单例模式

单例模式（Singleton Pattern）

概念：

· 确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取该实例；

· 限制类实例的数量为 1 ；

· 提供一个静态方法来获取唯一实例；

UML结构：

        Client
           |
        Singleton
           |
    -----------------
    | -instance     |
    | +GetInstance()|
    -----------------

代码示例：

/// <summary>
/// 单例模式（懒汉式）
/// </summary>
public class SingletonMono1
{
    private static readonly object instanceLocked = new();
    private static SingletonMono1 _instance;
    public static SingletonMono1 Instance
    {
        get
        {
            if (_instance == null)
            {
                lock (instanceLocked)
                {
                    if (_instance == null)
                    {
                        _instance = new();
                    }
                }
            }

            return _instance;
        }
    }

    // 私有化构造函数（默认为public）
    private SingletonMono1() { }
}

/// <summary>
/// 单例模式（饿汉式）
/// </summary>
public class SingletonMono2
{
    private static SingletonMono2 _instance = new SingletonMono2();
    public static SingletonMono2 Instance => _instance;

    // 私有化构造函数（默认为public）
    private SingletonMono2() { }
}

特点：
优点：

· 唯一实例 ：全局只有一个对象，避免资源浪费；

· 全局访问点 ：提供统一的入口访问实例；

· 懒加载 ：可以在第一次使用时再创建实例，节省性能；
缺点：

· 难以扩展 ：单例类一般不能被继承；

· 隐藏依赖 ：全局使用单例可能造成代码耦合度高；

· 多线程问题 ：如果实现不当，可能在多线程环境下出现多个实例；

· 不利于测试 ：因为是全局对象，可能导致单元测试难以编写（可能很多因素在同时改变着这个单例）；

适用场景：

· 全局唯一资源 ：某个类在系统中只需要一个实例；

· 频繁访问共享资源 ：需要统一控制访问，避免重复创建；

· 需要全局配置管理 ：比如配置文件、日志系统；

示例：

· 日志管理器 ：整个系统中只需要一个日志对象，负责统一记录日志，避免文件句柄冲突；

· 配置类 ：应用启动时读取一次配置文件，后续都用单例对象来访问配置数据；

· 线程池 ：系统中只需要一个线程池来管理线程；

· 数据库连接池：避免每次都创建和销毁数据库连接，统一由单例管理连接池；