C#实现单件模式的三种常用方法

在设计模式中，单件模式（Singleton Pattern）是一种常用的创建型设计模式，它能够确保一个类只有一个实例，并提供全局的访问点。在C#中，实现单件模式的方法比较多，本文将介绍其中的三种常用方法。

方法一：饿汉式（静态初始化）

饿汉式是最简单、常用的实现单件模式的方式之一。它在类加载时就创建了实例，因此线程安全，但是会增加启动时间和内存开销。

public sealed class Singleton
{
    private static readonly Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() { }

    public static Singleton Instance => instance;
}

方法二：懒汉式（双重锁定）

懒汉式是在需要时才创建实例，可以减少启动时间和内存开销。但是由于涉及到多线程处理，因此需要进行双重锁定以确保线程安全。

public sealed class Singleton
{
    private static volatile Singleton instance;
    private static readonly object syncRoot = new object();

    private Singleton() { }

    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if (instance == null)
            {
                lock (syncRoot)
                {
                    if (instance == null)
                    {
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }
}

方法三：静态内部类

静态内部类是在C#中比较少用到的实现单件模式的方式。它利用了类在初始化时同步的特性，可以保证线程安全。但是需要注意，该方式只能在.NET Framework 4.0及以上版本中使用。

public sealed class Singleton
{
    private Singleton() { }

    public static Singleton Instance => Nested.instance;

    private class Nested
    {
        static Nested() { }
        internal static readonly Singleton instance = new Singleton();
    }
}

示例说明：

假设有一个日志记录器，我们需要确保它只有一个实例，可以采用单件模式进行实现。

public sealed class Logger
{
    private static volatile Logger instance;
    private static readonly object syncRoot = new object();

    private Logger() { }

    public static Logger Instance
    {
        get
        {
            if (instance == null)
            {
                lock (syncRoot)
                {
                    if (instance == null)
                    {
                        instance = new Logger();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }

    public void Log(string message)
    {
        // 记录日志
    }
}

调用示例：

var logger1 = Logger.Instance;
var logger2 = Logger.Instance;
Console.WriteLine(logger1 == logger2); // 输出：True
logger1.Log("Hello World!");

在以上示例中，我们通过Logger.Instance来获取唯一的Logger实例，然后记录日志信息，通过对比获取到的两个实例是否相等，验证了单件模式的正确性。

另外，在实现懒汉式时，采用的是双重锁定机制，即在获取实例前进行了一次检查，如果实例为空，则对类型进行锁定，再次检查实例是否为空，最后再创建实例。如果在lock语句之外进行检查，就有可能出现多个线程竞争创建实例的情况。

到这里为止，我们已经完整、详细地讲解了C#实现单件模式的三种常用方法，如果有不理解的地方可以提出来。