C#实现单例模式的几种方法

Posted 2021-04-14 BugChang

单例模式，也叫单子模式，是一种常用的软件设计模式，属于创建型模式的一种。在应用这个模式时，单例对象的类必须保证只有一个实例存在。许多时候整个系统只需要拥有一个的全局对象，这样有利于我们协调系统整体的行为。比如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息存放在一个文件中，这些配置数据由一个单例对象统一读取，然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置信息。这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。

单例模式在设计模式中可以说非常的典型，在面试中也是最多被问起的，以下是C#实现单例模式的几种方法：

第一种

 public sealed class Singleton1
    {
        private static Singleton1 _singleton1;

        private Singleton1()
        {
	      Console.WriteLine("实例化一次!");
        }

        public Singleton1 CreateInstance()
        {
              return _singleton1 ??= new Singleton1();
        }
    }

单线程：

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                Singleton1.CreateInstance();
            }

            Console.ReadKey();
        }
    }

结果：

多线程：

 class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
// for (int i = 0; i < 5; i++)
// {
// Singleton1.CreateInstance();
// }

            for (int i = 0; i < 5; i++)
            {
                Task.Run(Singleton1.CreateInstance);
            }

            Console.ReadKey();
        }
    }

结果：

最简单的单例模式，但不适用于多线程

第二种

 public sealed class Singleton2
    {
        private static Singleton2 _singleton2;
        private static readonly object Singleton2Lock = new object();

        private Singleton2()
        {
	      Console.WriteLine("实例化一次!");
        }

        public static Singleton2 CreateInstance()
        {
            lock (Singleton2Lock)
            {
                 return _singleton2 ??= new Singleton2();
            }
          
        }
    }

直接上结果：

加了线程锁，多线程运行也没问题，但效率不高

第三种

 public sealed class Singleton3
    {
        private static Singleton3 _singleton3;
        private static readonly object Singleton3Lock =  new object();

        private Singleton3()
        {
  	    Console.WriteLine("实例化一次!");
        }

        public Singleton3 CreateInstance()
        {
            if (_singleton3==null)
            {
                lock (Singleton3Lock)
                {
                     return _singleton3 ??= new Singleton3();
                }
            }
            return _singleton3;

        }

    }

在lock前再加入if判断，减少后续线程不必要的等待，比较经典《双if+lock》的写法

第四种（推荐）

 public sealed class Singleton4
    {
        private static  readonly Singleton4 _singleton4=new Singleton4();
        static Singleton4()
        {
	    Console.WriteLine("实例化一次!");
        }

        public static Singleton4 CreateInstance()
        {
            return _singleton4;
        }
    }

我们知道C#会在调用静态构造函数时初始化静态变量，并且CLR会保证静态构造函数只被调用一次，这样我们就能保证Singleton4只被实例化一次。运用CLR特性，并且代码足够简洁。

第五种（推荐）

 public sealed class Singleton5
    {
        public static Singleton5 CreateInstance()
        {
            return Nested.Singleton5;
        }
    }

    public class Nested
    {
        internal static readonly Singleton5 Singleton5 = new Singleton5();
        static Nested()
        {
	    Console.WriteLine("实例化一次!");
        }

    }

和第四种方法很像，不过这样可以做到按需创建，只要我们不调用Singleton5.CreateInstance,Singleton5的实例就不会被创建。