单例模式

　　单例模式(Singleton)：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。

一、单例模式

　　通常我们可以让一个全局变量使得一个对象被访问，但它不能防止你实例化多个对象。一个最好的办法就是，让类自身负责保存它的唯一实例。这个类可以保证没有其他实例可以被创建，并且它可以提供一个访问该实例的方法。

　　单例模式结构图：

　　

　　Singleton类，定义一个GetInstance操作，允许客户访问它的唯一实例。GetInstance是一个静态方法，主要负责创建自己的唯一实例。

　　单例模式示例：

namespace ConsoleApplication1
{
    public class Singleton
    {
        private static Singleton instance;

        private Singleton()     //将构造方法设为private，防止外界利用new创建实例。
        { 
            
        }

        public static Singleton GetInstance()   //此方法用于获得本类实例的唯一全局访问点
        {
            if (instance == null)           //若实例不存在则new一个新实例，否则返回已有实例
            {
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Singleton singleton1 = Singleton.GetInstance();
            Singleton singleton2 = Singleton.GetInstance();       //调用静态方法获得实例
            if (singleton1 == singleton2)
            {
                Console.WriteLine("两个对象是相同的实例!");       //输出 两个对象是相同的示例
            }
            Console.ReadKey();
        }
    }  
}

　　单例模式与实用类(静态方法)的不同点：

　　　　1、实用类不保存状态，仅提供一些静态方法或静态属性让你用，而单例是由状态的。

　　　　2、实用类不能用于继承多态，而单例虽然实例唯一，却是可以有子类来继承。

　　　　3、实用类只不过是一些方法属性的集合，而单例却是有着唯一的对象实例。

二、多线程时的单例

　　在上面的例子中，如果是在多线程的程序中，多个线程同时(注意是同时)访问Singleton类，调用GetInstance()方法，会有可能造成创建多个实例的。因此可以通过加lock来处理，lock是确保当一个线程位于代码的临界区，另一个线程不进入临界区。如果其他线程视图进入锁定的代码，则它将一直等待(即被阻止)，直到对象被释放。

　　双重锁定代码示例：

namespace ConsoleApplication1
{
    public class Singleton
    {
        private static Singleton instance;
        private static readonly object syncRoot = new object();

        private Singleton()     //将构造方法设为private，防止外界利用new创建实例。
        { 
            
        }

        public static Singleton GetInstance()   //此方法用于获得本类实例的唯一全局访问点
        {
            if (instance == null)           //如果实例为空，在外面做一层判断的作用是，当实例不为null时，不用lock，减少资源消耗。
            {   
                lock (syncRoot)             //锁定
                {
                    if (instance == null)   //当两个线程同时调用GetInstance()时，他们都可以通过第一重instance=null的判断，然后由于lock机制，
                    //这两个线程只有一个进入，另一个等候，如果没有第二重的instance=null的判断，则第一个线程创建了实例，第二个线程由于过了第一重instance=null，
                    //因此在没有第二重instance == null判断的情况下还是会创建实例。
                    {
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Singleton singleton1 = Singleton.GetInstance();
            Singleton singleton2 = Singleton.GetInstance();       //调用静态方法获得实例
            if (singleton1 == singleton2)
            {
                Console.WriteLine("两个对象是相同的实例!");       //输出 两个对象是相同的示例
            }
            Console.ReadKey();
        }
    }  
}

三、静态初始化

　　其实在实际应用中，C#与公共语言运行库也提供了一种‘静态初始化’方法，这种方法不需要开发人员显式地编写线程安全代码，既可解决多线程环境下它是不安全的问题。相对于上面的来说，两种方法都可以达到相同的单例目的，只是实现更加简单而已，来看下实现代码：

namespace ConsoleApplication1
{
    public sealed class Singleton   //注意必须设置为密封类
    {
        private static readonly Singleton instance = new Singleton();    //注意声明为只读
        private Singleton() 
        {

        }
        public static Singleton GetInstance()
        {
            return instance;
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Singleton singleton1 = Singleton.GetInstance();
            Singleton singleton2 = Singleton.GetInstance();       //调用静态方法获得实例
            if (singleton1 == singleton2)
            {
                Console.WriteLine("两个对象是相同的实例!");       //输出 两个对象是相同的示例
            }
            Console.ReadKey();
        }
    }  
}

　　这种实现与前面的示例类似，也是解决了单例模式试图解决的两个基本问题：全局访问和实例化控制，公共静态属性为访问实例提供了一个全局访问点。不同之处在于它依赖公共语言运行库来初始化变量。由于构造方法是私有的，因此不能在类本身以外实例化Singleton类；因此，变量引用的是可以再系统中存在的唯一实例。不过要注意，instance变量标记为readonly，这意味着只能在静态初始化期间或在类的构造函数中分配变量。由于这种静态初始化的方式是在自己被加载时就将自己实例化，所以被形象地称之为饿汉单例模式。而上面的第二种是在第一次被引用的时候，才会将自己实例化，所以就被称之为懒汉单例模式。

　　由于饿汉式，即静态初始化的方式，它是类一加载就实例化对象，所以要提前占用系统资源。然而懒汉式，又会面临着多线程访问的安全性问题，需要做双重锁定这样的处理才可以保证安全。所以到底使用哪一种方式取决于实际的需求。从C#语言的角度来讲，饿汉式的单例模式已经足够满足我们的需求。