设计模式之单例模式

所谓单例（Singleton）就是在应用程序运行期间，某个类型对外公布的实例始终是同一个，同一个的意思并不是说相等的，而是相同的，我们可以利用object的一个静态方法object.ReferenceEquals（而非object.Equals）来测试单例。
1、首先，该Singleton的构造函数必须是私有的，以保证客户程序不会通过new（）操作产生一个实例，达到实现单例的目的。
2、其次，尽可能的把单例的类用sealed关键字修饰，防止类被继承。
2、因为静态变量的生命周期跟整个应用程序的生命周期是一样的，所以可以定义一个私有的静态全局变量instance来保存该类的唯一实例；
3、必须提供一个全局函数或者静态属性访问获得该实例，并且在该函数或者属性内部提供控制实例数量的功能，即通过if语句判断instance是否已被实例化，如果没有则用new（）创建一个实例；否则，直接向客户返回一个实例。

测试代码

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Singleton instance1 = Singleton.Instance;
            Singleton instance2 = Singleton.Instance;
            bool result = object.ReferenceEquals(instance1, instance2);
            Console.WriteLine(result);
            Console.ReadKey();
        }
    }
 

版本一

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

说明：这个版本中，没有考虑线程并发获取实例问题，即可能出现两个线程同时获取instance实例，且此时其为null时，就会出现两个线程分别创建了instance，违反了单例规则。

版本二

public sealed class Singleton
    {
        private static Singleton _instance;
        private static object obj = new object();
        private Singleton() { }
        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                if(_instance==null)
                {
                    lock (obj)
                    {
                        if (_instance == null)
                        {
                            _instance = new Singleton();
                        }
                    }
                }
                return _instance;
            }
        }
    }

说明：这个和版本一唯一的区别就是保证了线程安全，使用了双重锁方式较好地解决了多线程下的单例模式实现。先看内层的if语句块，使用这个语句块时，先进行加锁操作，保证只有一个线程可以访问该语句块，进而保证只创建了一个实例。再看外层的if语句块，这使得每个线程欲获取实例时不必每次都得加锁，因为只有实例为空时（即需要创建一个实例），才需加锁创建，若果已存在一个实例，就直接返回该实例，节省了性能开销.(本人认为不需要加入volatile关键字修饰)。

版本三

public sealed class Singleton
    {
        private readonly static Singleton _instance = new Singleton();
        private Singleton() { }
        public Singleton Instance
        {
            get
            {
                return _instance;
            }
        }
    }

说明：这个版本保证了在第一次使用时Singleton已经初始化了一个实例对象，比较简单方便，比较常用，不过有一点值得我们关注，那就是和版本四的比较，显示实现静态构造函数。

版本四

public sealed class Singleton
    {
        private static readonly Singleton _instance = new Singleton();
        private Singleton() { }
        static Singleton() { }
        public Singleton Instance
        {
            get
            {
                return _instance;
            }
        }
    }

说明：这个版本和版本三基本一样，多了一个静态的构造函数，目的是为了消除IL代码中的beforefieldinit标记，在C#中，如果显示实现了静态构造函数则，则静态构造函数的执行是严格按照需要来执行的，即在第一次调用静态成员之前执行，如果没有显示实现静态构造函数，则静态构造函数的执行时机是随意的（只要保证在静态成员之前的任何时候都可以）。

详细的请参考Artech的关于Type Initializer和 BeforeFieldInit的问题，看看大家能否给出正确的解释 和 涛哥的.Net类型构造器 

版本五

public sealed class Singleton
    {
        private  static readonly Lazy<Singleton> _instance = new Lazy<Singleton>(()=>new Singleton());

       // private static readonly Lazy<Singleton> _instance = new Lazy<Singleton>(()=>new Singleton(),System.Threading.LazyThreadSafetyMode.ExecutionAndPublication);
        private Singleton() { }
        static Singleton() { }
        public Singleton Instance
        {
            get
            {
                return _instance.Value;
            }
        }
    }

说明：这个版本实用了Lazy，个人感觉和版本四效果一样，都可以启到延迟加载的效果，上面注释掉的代码是设置线程安全的（由于Lazy本就是线程安全的,所以不设置也是一样的）。

版本六（网上搜的）

 public  abstract class Singleton<T> where T:class
    {
        private static readonly Lazy<T> _instance
          = new Lazy<T>(() =>
          {
              var ctors = typeof(T).GetConstructors(
                  BindingFlags.Instance
                  | BindingFlags.NonPublic
                  | BindingFlags.Public);
              if (ctors.Count() != 1)
                  throw new InvalidOperationException(String.Format("Type {0} must have exactly one constructor.", typeof(T)));
              var ctor = ctors.SingleOrDefault(c => c.GetParameters().Count() == 0 && c.IsPrivate);
              if (ctor == null)
                  throw new InvalidOperationException(String.Format("The constructor for {0} must be private and take no parameters.", typeof(T)));
              return (T)ctor.Invoke(null);
          });
        public static T Instance
        {
            get { return _instance.Value; }
        }
    }

说明：这是一个单例的基类，用abstract修饰，保证所有需要实用单例的类要继承它，实用反射创建类型对象，也不用担心效率问题，因为只执行一次，好处是写一个基类之后，其它需要实现单例的类就不要写太多代码（其实也不多哦）去实现单例了，但是注意私有构造函数还是必须的。

结束语

对于单例，有很多的实现方式，上面是几种简单的实现模式，个人认为没必须要搞的太复杂，只需要简单实用即可，希望对你有所帮助。