C#单例模式Singleton的实现详解

Irma ·

更新时间:2024-09-20

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一、简介

1、什么是单例模式

2、优缺点和使用场景

二、单例模式简单实现

三、带参数的单例模式实现

一、简介 1、什么是单例模式

一句话解释：

单一的类，只能自己来创建唯一的一个对象。

单例模式（Singleton Pattern）是日常开发中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有一个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

一个比喻：（班主任与学生）

比如一个班级，只有一个班主任，任何一个同学要找班主任，都是找的同一个，班主任忙的时候，当然就出现排队的情况。

2、优缺点和使用场景

优点：内存里只有一个实例，减少了内存的开销，也避免了对象高频创建带来的性能损耗。

缺点：任务量大时，会出现排队，耗时增加。另外与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

使用场景举例：

要求生产唯一序列号。

WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。

创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。

二、单例模式简单实现

public class Singleton
{
    private static Singleton instance = null;
    private static object lockObject = new object();
    /// <summary>
    /// 私有化构造函数，防止外部实例化
    /// </summary>
    private Singleton() { }
    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if (instance == null)
            {
                lock (lockObject) // 线程同步锁
                {
                    if (instance == null) // Lazy Initialization
                    {
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }
    /// <summary>
    /// 重置 Singleton
    /// </summary>
    public void Reset()
    {
        instance = null;
    }
}

测试代码：

static void Main(string[] args)
{
    var instance1 = Singleton.Instance;
    var instance2 = Singleton.Instance;
    Console.WriteLine(instance1 == instance2); // 输出 true 
}

三、带参数的单例模式实现

public class SingletonParameters
{
    private static SingletonParameters instance = null;
    private static object lockObject = new object();
    private int _firstvalue, _secondvalue;
    /// <summary>
    /// 私有化构造函数，防止外部实例化
    /// </summary>
    private SingletonParameters(int first, int second)
    {
        this._firstvalue = first;
        this._secondvalue = second;
    }
    public static SingletonParameters InstanceParameters(int first, int second)
    {
        if (instance == null)
        {
            lock (lockObject) // 线程同步锁
            {
                if (instance == null) // Lazy Initialization
                {
                    instance = new SingletonParameters(first, second);
                }
            }
        }
        else
        {
            instance.FirstValue = first;
            instance.SecondValue = second;
        }
        return instance;
    }
    public int FirstValue { get { return _firstvalue; } set { _firstvalue = value; } }
    public int SecondValue { get { return _secondvalue; } set { _secondvalue = value; } }
    /// <summary>
    /// 重置 Singleton
    /// </summary>
    public void Reset()
    {
        instance = null;
    }
}

测试代码：

var instance1 = SingletonParameters.InstanceParameters(1, 2);
Console.WriteLine($"FirstValue:{instance1.FirstValue}");
Console.WriteLine($"SecondValue:{instance1.SecondValue}");
var instance2 = SingletonParameters.InstanceParameters(3, 4);
Console.WriteLine($"FirstValue:{instance2.FirstValue}");
Console.WriteLine($"SecondValue:{instance2.SecondValue}");
Console.WriteLine($"instance1 == instance2 : {instance1 == instance2}");