.Net 单例模式(Singleton)

单例模式(Singleton)概述

单例模式是设计模式中一种常见的创建型模式，其定义为：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。使用单例模式可以确保一个类只被创建一次，并且该类的唯一实例可以被进行全局访问和控制。

在 .Net 中，单例模式可以应用于许多场景，例如控制数据库连接、记录系统日志、全局配置信息等等。下面将介绍如何在 .Net 应用程序中实现单例模式。

实现单例模式

单例模式的实现要点是将类的构造方法私有化，通过静态方法实例化该类，并保证在整个程序生命周期中仅有一个实例对象。

以下是一个 .Net 单例模式的示例代码：

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

    private Singleton() { }

    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            // 双重锁定，确保线程安全
            if (instance == null)
            {
                lock (lockObject)
                {
                    if (instance == null)
                    {
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }
}

在上述代码中，构造方法被私有化，保证外部无法通过实例化该类来创建新的实例。同时实例变量 instance 被声明为静态变量，静态变量只会在程序运行期间被创建一次。

上述示例代码使用双重锁定，确保线程安全。在单线程模式中，上述代码可以实现单例模式的效果。但是在多线程环境下，多个线程同时调用单例类的 Instance 属性时，可能会导致对象被创建多次的问题。为解决这个问题，可以使用双重检查锁定方式，即先使用 lock 对象进行锁定，然后再进行对象创建或返回。

示例说明

示例 1：控制数据库连接

假设一个项目数据库连接信息存储在一个配置文件中，并且所有的操作都围绕这个连接进行。为了减少资源开销，我们可以将该连接信息存储在单例对象中，并通过一个全局访问点进行调用。（示例代码中省略了数据库连接代码）

public class DbConnection
{
    private static DbConnection instance;
    private static readonly object lockObject = new object();

    public string ConnectionString { get; set; }
    private DbConnection() { }

    public static DbConnection Instance
    {
        get
        {
            // 双重锁定，确保线程安全
            if (instance == null)
            {
                lock (lockObject)
                {
                    if (instance == null)
                    {
                        instance = new DbConnection();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }
}

上述代码中，DbConnection 类只会被创建一次，且该类对象可以在整个程序生命周期中被访问和控制，以确保系统中所有的数据库连接操作都是基于同一个连接。

示例 2：日志记录

很多程序需要记录系统运行状态和错误日志。为了方便接入，常常需要提供一个单例日志记录类，方便所有继承该类的模块进行日志记录。（示例代码中省略了日志记录代码）

public class Logger
{
    private static Logger instance;
    private static readonly object lockObject = new object();

    private Logger() { }

    public static Logger Instance
    {
        get
        {
            // 双重锁定，确保线程安全
            if (instance == null)
            {
                lock (lockObject)
                {
                    if (instance == null)
                    {
                        instance = new Logger();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }

    public void WriteLog(string message)
    {
        // 省略日志记录代码
    }
}

在上述代码中，Logger 类只会被创建一次，且该类对象可以在整个程序生命周期中被访问和控制，以确保系统中所有的日志记录操作都是基于同一个 Logger 对象。

结语

通过单例模式可以将一些全局状态或资源进行统一控制，便于维护和调试。但是需要注意的是，单例模式可能会导致全局状态的长期存在，增加了程序维护的复杂度，也可能会影响到程序的性能。因此，在设计单例模式时需要权衡利弊，谨慎选择合适的实现方式。