.NET单例模式快速学习应用

单例模式属于设计模式中最简单的一个模式，在实际应用中也非常广泛，但可能是受到各类教程的影响，看到很多实现方式仍然沿用Java的那一套，其实在.NET中可以用更简洁的实现方式。

一、知识点介绍

核心目标：为了项目各处调用的都是同一个实例对象，从而实现资源共享。例如环境变量。

常见的实现方式：饿汉模式、懒汉模式、双锁模式、延迟加载模式

二、实现方式

/// <summary>
/// 饿汉模式，每次都加载会造成资源浪费
/// </summary>
public class EagerSingleton
{
    public static Demo Instance { get; } = new Demo();
}

/// <summary>
/// 懒汉模式，适用于没有多线程的简单应用
/// </summary>
public class LazySingleton
{
    private static Demo _instance = null;
    public static Demo Instance
    {
        get
        {
            if (_instance == null)
                _instance = new Demo();
            return _instance;
        }
    }
}

/// <summary>
/// 线程安全
/// </summary>
public class ThreadSafeSingleton
{
    private static Demo _instance = null;
    private static readonly object _lock = new object();
    public static Demo Instance
    {
        get
        {
            if (_instance == null)
            {
                lock (_lock)
                {
                    if (_instance == null)
                        _instance = new Demo();
                }
            }
            return _instance;
        }
    }
}

/// <summary>
/// 延迟加载，利用静态类访问即创建的特点，兼顾易用性和线程安全的最佳实践
/// </summary>
public class DelaySingleton
{
    /// <summary>
    /// 内部静态类
    /// </summary>
    static class Nested
    {
        internal static readonly Demo Instance = new Demo();
    }

    public static Demo Instance => Nested.Instance;
}

调用方式

static void Main(string[] args)
{
    ThreadPool.SetMaxThreads(25, 25);// 调整最大线程数
    ThreadPool.SetMinThreads(10, 10);// 调整最小线程数

    Console.WriteLine("========== 示例：饿汉模式的多线程 ==========");
    Parallel.For(0, 10, (i) =>
    {
        Console.WriteLine($"{EagerSingleton.Instance.Id} ");
    });

    Console.WriteLine();
    Console.WriteLine("========== 示例：懒汉模式的多线程 ==========");
    Parallel.For(0, 10, (i) =>
    {
        Console.WriteLine($"{LazySingleton.Instance.Id} ");
    });

    Console.WriteLine();
    Console.WriteLine("========== 示例：线程安全模式的多线程 ==========");
    Parallel.For(0, 10, (i) =>
    {
        Console.WriteLine($"{ThreadSafeSingleton.Instance.Id} ");
    });

    Console.WriteLine();
    Console.WriteLine("========== 示例：延迟加载模式的多线程 ==========");
    Parallel.For(0, 10, (i) =>
    {
        Console.WriteLine($"{DelaySingleton.Instance.Id} ");
    });

    Console.ReadKey();
}

public class Demo
{
    public string Id { get; private set; }
    public Demo() { Id = Guid.NewGuid().ToString(); }
}

调用结果：

三、结论

> 饿汉模式适用于初学者，简单易记，但是没有考虑资源占用。

> 懒汉模式也适用于初学者，也简单易记，考虑了资源占用，但是没有考虑线程安全。

> 双锁模式兼顾了实用性和线程安全，实现比较繁琐，是以前比较常用的方式，比较直观好理解。

> 延迟加载模式，兼顾了易用性、简洁和线程安全，需要理解静态类的初始化机制，这种实现方式目前是最优解。

> 单例模式不要实现 ICloneable 接口，不要涉及序列化，否则就会出现多个对象。

 四、参考资料

> 设计模式的征途—1.单例（Singleton）模式

> C# 单例模式的五种写法