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前言

单例模式是常用的设计模式之一，单例模式只允许被其自身实例化一次，且向外部提供了一个访问该实例的属性。通常来说，单例对象进行实例化时一般不带参数，因为如果不同的实例化请求传递的参数不同的话会导致问题的产生。(若多个请求都是传递的同样的参数的话，工厂模式更应该被考虑)

C#中实现单例有很多种方法，本文将按顺序介绍懒汉式、饿汉式、Lazy< T > 三种方法

单例模式：保证进程中，类型只有一个实例

构造函数私有化，防止他人实例化
提供一个公开、静态的获取实例的方法
返回共用一个静态字段
类前面加sealed 密封类

加 sealed 关键字

防止继承。在单例模式中，我们希望确保这个类只有一个实例，而且不能被继承

提高性能：sealed 类可以被编译器进行某些优化，因为它知道这个类不会被继承。

明确设计意图：告诉其他开发者，这个类不应该被继承。

单例模式写法

一、懒汉式

什么是懒汉式？懒代表只有在第一次使用的时候才会加载，如果不使用那么就不会去加载了

双IF语句判断加锁

//懒汉式 sealed关键字
public sealed class Singleton_lazy
{
    //创建私有静态实例
    private  static Singleton_lazy instance;
    //私有锁
    private static readonly object _lock = new object();

   private Singleton_lazy() { }

    //创建静态的、公开的构造实例方法
    public static Singleton_lazy Getinstance()
    {
        if(instance == null)
        {
            lock (_lock)
            {
                if(instance == null)
                {
                    instance = new Singleton_lazy();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    static void Main()
    {
        var instance1 = Singleton_lazy.Getinstance();
        var instance2 = Singleton_lazy.Getinstance();

        //比较两个对象是否相同
        Console.WriteLine(ReferenceEquals(instance1, instance2)); //输出 True
        Console.ReadKey();
    }
}

特点：

只有在首次访问时才创建实例
使用双重检查锁定（double-check locking）来确保线程安全
volatile 关键字的作用
内存可见性：多运用在多线程环境中，当一个字段被声明为 volatile，它确保所有线程在访问该字段时都会直接从主内存读取最新的值，而不是从本地缓存中读取。这意味着一个线程对 volatile 字段的修改对其他线程是立即可见的。
readonly关键字的作用
确保字段不可变。保证字段的值在对象创建后不可修改：一旦字段被赋值（在构造函数中），它的值就不能被改变。这对于确保数据一致性和保护对象的状态非常有用。
创建不可变类型：使用 readonly 字段可以帮助实现不可变对象。这些对象在创建后无法更改，因此是线程安全的，适合在多线程环境中使用。

二、饿汉式

（推荐）静态字段：由CLR保证，在第一次使用这个类型之前，自动初始化并且只初始化一次

//饿汉式 使用静态字段
public sealed class Singleton_hungry
{
    private Singleton_hungry() { }

    private static readonly Singleton_hungry _singleton_hungry = new Singleton_hungry();

    public static Singleton_hungry GetInstance
    {
        get { return _singleton_hungry; }
    }

    static void Main()
    {
        var instance1 = Singleton_hungry.GetInstance;
        var instance2 = Singleton_hungry.GetInstance;

        //比较两个对象是否相同
        Console.WriteLine(ReferenceEquals(instance1, instance2)); //输出 True
        Console.ReadKey();
    }
}

静态构造函数：由CLR保证，在第一次使用这个类型之前，自动被调用且只调用一次

static SingletonPatternSecond()
{
    _singletonPatternSecond = new SingletonPatternSecond();
}

三、Lazy< T > （推荐使用）

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三种方式总结

如果单例的创建和初始化非常耗资源，并且不是每次都需要使用，那么懒汉式更合适。
如果单例的创建和初始化不耗费太多资源，并且每次运行时都会用到，那么饿汉式可能更简单直接。
在现代 .NET 开发中，使用 Lazy 的方式通常是最推荐的，因为它既保证了懒加载，又保证了线程安全，而且实现简单。

单例有什么用？用在哪个场景

同一个实例，不能解决多线程并发问题！会有线程冲突，覆盖数据

单例就是程序只需要这个对象实例化一次

实际应用场景：

唯一序列号
数据库连接池：数据库连接—非托管资源—申请/释放消耗性能。池化资源—内置10个连接—使用来拿，用完放回去避免重复申请和销毁—控制连接数量
线程池
流水号生成器
配置文件读取
IOC容器实例

文章参考资料

C#文章集合：更全面的C#知识点文章
【设计模式】C#实现结构型模式之-适配器模式：结构型模式——适配器模式
【设计模式】C#实现行为型模式之-策略模式：行为型模式——策略模式
【设计模式】C#实现创建型模式之-简单工厂、工厂方法、抽象工厂模式：创建型模式——工厂模式

前言