23种设计模式之单例模式（SingletonPattern）【设计模式】

文章目录 一、简介二、关键点三、实现单例模式的步骤四、C#示例4.1 简单的单例模式4.2 线程安全的单例模式（双重检查锁定）4.3 静态初始化单例模式 五、单例模式优缺点5.1 优点5.2 缺点 六、适用场景七、示例的现实应用

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一、简介

单例模式（Singleton Pattern）是一种创建型设计模式，确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问该实例。单例模式主要用于控制资源的访问，确保某些类只有一个实例，并且这个实例能够被全局访问。

二、关键点 唯一实例：确保一个类只有一个实例。全局访问点：提供一个全局访问点来访问该实例。 三、实现单例模式的步骤 私有构造函数：防止类被实例化。私有静态变量：持有该类的唯一实例。公共静态方法：提供一个全局访问点来访问该实例。 四、C#示例 4.1 简单的单例模式 public class SimpleSingleton { // 私有静态变量，持有唯一实例 private static SimpleSingleton instance = null; // 私有构造函数，防止外部实例化 private SimpleSingleton() { } // 公共静态方法，提供全局访问点 public static SimpleSingleton Instance { get { if (instance == null) { instance = new SimpleSingleton(); } return instance; } } } 4.2 线程安全的单例模式（双重检查锁定）

在多线程环境中，上面的实现可能会导致多个实例的创建。为了解决这个问题，我们可以使用双重检查锁定（Double-Check Locking）来实现线程安全的单例模式。

public class ThreadSafeSingleton { // 私有静态变量，持有唯一实例，并使用 volatile 关键字确保多线程可见性 private static volatile ThreadSafeSingleton instance = null; private static readonly object lockObject = new object(); // 私有构造函数，防止外部实例化 private ThreadSafeSingleton() { } // 公共静态方法，提供全局访问点 public static ThreadSafeSingleton Instance { get { if (instance == null) { lock (lockObject) { if (instance == null) { instance = new ThreadSafeSingleton(); } } } return instance; } } } 4.3 静态初始化单例模式

这种实现利用了 .NET 的静态构造函数，保证了线程安全性，并且代码更加简洁。

public class StaticInitializationSingleton { // 静态变量，持有唯一实例 private static readonly StaticInitializationSingleton instance = new StaticInitializationSingleton(); // 私有构造函数，防止外部实例化 private StaticInitializationSingleton() { } // 公共静态属性，提供全局访问点 public static StaticInitializationSingleton Instance { get { return instance; } } } 五、单例模式优缺点 5.1 优点 唯一实例：确保系统中只有一个实例，节省系统资源。全局访问点：提供一个全局访问点，方便访问该实例。 5.2 缺点 可能造成单一职责原则的违背：单例类可能承担过多的责任。难以进行单元测试：由于全局访问点的存在，单例模式在单元测试中可能会引入依赖性问题。隐藏的依赖关系：单例模式会在代码中隐藏类与类之间的依赖关系，使得代码变得难以理解和维护。 六、适用场景 需要控制实例数量：例如配置管理类、日志管理类等。需要提供全局访问点：例如访问数据库连接的类、线程池管理类等。 七、示例的现实应用

单例模式在许多现实应用中都有应用：

配置管理：一个系统的配置通常需要全局访问，但只需要一个实例来管理。日志记录器：日志记录器通常需要全局访问，但只需要一个实例来管理日志的写入。数据库连接池：数据库连接池需要管理数据库连接的创建和释放，确保系统中只有一个连接池实例。

通过使用单例模式，可以确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问该实例，提高系统资源的利用率和全局访问的方便性。