概述：
Singleton模式要求一个类有且仅有一个实例，并且提供了一个全局的访问点。如何绕过常规的构造器，提供一种机制来保证一个类只有一个实例？客户程序在调用某一个类时，它是不会考虑这个类是否只能有一个实例等问题的，所以，这应该是类设计者的责任，而不是类使用者的责任。
从另一个角度来说，Singleton模式其实也是一种职责型模式。因为我们创建了一个对象，这个对象扮演了独一无二的角色，在这个单独的对象实例中，它集中了它所属类的所有权力，同时它也肩负了行使这种权力的职责！
意图：
保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。
UML图：
实质：
- 有一个私有的无参构造函数，这可以防止其他类实例化它，而且单例类也不应该被继承，如果单例类允许继承那么每个子类都可以创建实例，这就违背了Singleton模式“唯一实例”的初衷。
- 单例类被定义为sealed,该类不应该被继承，该类定义成不允许派生，但没有要求一定要这样定义。
- 一个静态的变量用来保存单实例的引用。
- 一个公有的静态方法用来获取单实例的引用，如果实例为null即创建一个。
线程不安全：
View Code
public sealed class Singleton
{
private static Singleton instance = null; //惰性实例化
private Singleton(){ }
public static Singleton Instance
{
get { return instance ?? (instance = new Singleton()); } //对于线程来说并不是安全
}
}
锁定线程安全：
View Code
public sealed class Singleton
{
private static Singleton instance = null;
private static readonly object SynObject = new object();
private Singleton(){ }
public static Singleton Instance
{
get
{
lock (SynObject) //对象加锁 增加了额外的开销，损失了性能。
{
if (null == instance) instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
}
双重锁定线程安全（有属性多线程下该属性也可能不安全）：
View Code
public sealed class Singleton
{
private static Singleton instance = null;
private static readonly object SynObject = new object();
private Singleton(){ }
public static Singleton Instance
{
get
{
if (null == instance)
{
lock (SynObject) //对象加锁 增加了额外的开销，损失了性能。
{
if (null == instance) instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}
}
}
静态初始化（有属性，多线程下该属性也可能不安全）：
View Code
public sealed class Singleton
{
private static readonly Singleton instance = new Singleton(); //只能在静态初始化期间或在类构造函数中分配
private Singleton(){ }
public static Singleton Instance
{
get{ return instance; }
}
}
延迟初始化（有私有属性多线程下该属性也可能不安全）：
View Code
public sealed class Singleton
{
private Singleton(){ }
public static Singleton Instance { get { return Nested.instance; } }
private class Nested //内部类
{
internal static readonly Singleton instance = new Singleton();
}
}
Lazy<T> type
View Code
public sealed class Singleton
{
private static readonly Lazy<Singleton> lazy = new Lazy<Singleton>(() => new Singleton());
private Singleton(){ }
public static Singleton Instance { get { return lazy.Value; } }
}
优点
- 在内存中只有一个对象，节省内存空间。
- 避免频繁的创建销毁对象，可以提高性能。
- 避免对共享资源的多重占用。
- 可以全局访问。
缺点
- 单例模式因为提供了一个全局的访问点，你可以在程序的任何地方轻而易取地访问到，这本身就是一种高耦合的设计。一旦单例改变以后，其它模板都需要修改。
- 单例模式使得对象变成了全局的了。全局变量是非常邪恶的，要尽量不要使用。
- 如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。(我不这么认为， 静态的字段持有对象的引用, 因为静态字段属于类型,而类型的地址在CLR看来是加载了类型后,就不会改变的。因为单例是通过类型访问的静态字段对应的实例会一直在内存中，不会被GC清除的(原因是静态的属性变量不会被GC清除)
使用场景
- 需要频繁实例化然后销毁的对象。
- 创建对象时耗时过多或者耗资源过多，但又经常用到的对象。
- 有状态的工具类对象。
- 频繁访问数据库或文件的对象。
- 以及其他我没用过的所有要求只有一个对象的场景。
- 不要使用单例模式存取全局变量。这违背了单例模式的用意，最好放到对应类的静态成员中。
- 不要将数据库连接做成单例，因为一个系统可能会与数据库有多个连接，并且在有连接池的情况下，应当尽可能及时释放连接。Singleton模式由于使用静态成员存储类实例，所以可能会造成资源无法及时释放，带来问题。
- 只能使用单例类提供的方法得到单例对象，不要使用反射，否则将会实例化一个新对象。
陷阱（除上面锁定线程安全实现外）
- 单例类中尽量不要含有非单例类的实例作为私有属性（容器类(多线程安全)除外），一定要有类的实例作为私有属性的时候，重新审视这个作为私有属性的类，是不是也应该设计成单例类；或者保证对它的初始化赋值限制在构造函数内(因为只实例化一次，而且加锁线程安全)。不然会导致多线程访问单例类的私有属性时，掉入访问互斥资源陷阱。
- 单例陷阱的传递：当含有对象作为单例类的私有属性时，陷阱不仅会出现在该类本身，还会传递到私有对象所在的类中。
单例模式、静态类、静态方法
- 托管堆：对于32位的应用程序来说，应用程序完成进程初始化后，CLR将在进程的可用地址空间分配一块保留的地址空间，它是进程（每个进程可使用4GB）中可用地址空间上的一块内存区域，但并不对应任何物理内存，这块地址空间即是托管堆。
- 托管堆：垃圾回收堆（GC Heap）和加载堆（Loader Heap），GC Heap用于存储对象实例，受GC管理；Loader Heap又分为High-Frequency Heap、Low-Frequency Heap和Stub Heap，不同的堆上又存储不同的信息。
- Loader Heap最重要的信息就是元数据相关的信息，也就是Type对象，每个Type在Loader Heap上体现为一个Method Table（方法表），而Method Table中则记录了存储的元数据信息，例如基类型、静态字段、实现的接口、所有的方法等等。Loader Heap不受GC控制，其生命周期为从创建到AppDomain卸载。（摘自《你必须知道的.Net》）
- 静态类的语义是全局唯一代码段，而单例的语义是全局唯一对象实例。单例类就是采用单例模式的类，单例类强调用它构建的实例是唯一的。（基于对象的唯一）
- 静态类就是所有的属性和方法都是静态的类，强调该类的所有属性和成员都是基于类的，而不是基于某一个对象的。（基于类的唯一）
- 静态方法和非静态方法，在内存里其实都放在Method Table里了，在一个类第一次被加载的时候，它会在Loader Heap里把静态方法，非静态方法都写入Method Table中，而且Loader Heap不受GC控制，所以一旦加载，GC就不会回收，直到AppDomain卸载。静态方法和非静态方法，他们都是在第一次加载后就常驻内存，所以方法本身在内存里，没有什么区别。
静态方法和非静态方法的区别？
- 在内存中的区别是，非静态方法在调用时需要创建实例对象，因为属性的值对于每个对象都各不相同，因此在new一个实例时，会把这个实例属性在GC Heap里拷贝一份，同时这个new出来的对象放在堆栈上，堆栈指针指向了刚才拷贝的那一份实例的内存地址上。而在调用静态方法则不需要，因为静态方法里面的静态字段，就是保存在Method Table里了，只有一份。(这里不讨论方法中的临时变量，因为对于两者应该是一样的)
- 因此静态方法和非静态方法，在调用速度上，静态方法速度一定会快点，因为非静态方法需要实例化，分配内存，但静态方法不用，但是这种速度上差异可以忽略不计。
- 既然静态方法和实例化方式的区分是为了解决模式的问题，如果我们考虑不需要继承和多态的时候，就可以使用静态方法
总结：以上纯属个人的理解，对于有些地方觉得还是理解不是很深，有不足之处和错误的地方希望大家帮我指出。谢谢
