C#中的单例模式
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C#中的单例模式一、什么是单例模式？二、单例模式的实现方式1.通过静态字段实现2.通过属性的get实现3.通过Lazy实现单例模式4.通过DependencyInjection 总结
一、什么是单例模式？
单例模式是一种确保一个类只有一个实例的设计模式。比如在各种工具类中，每次需要访问这个类的方法时，都实例化一个实例，这是明显不合适的
二、单例模式的实现方式
1.通过静态字段实现
代码如下（示例）：
public class Singleton{public static readonly Singleton Instance = new();private Singleton(){}}上述是最简单而且是以线程安全的方式实现的单例模式
1.利用静态字段确保访问Instance时，不会重复实例化单例类，这是利用静态字段只会初始化一次的特性来实现的。
2.readonly字段确保了外部使用该实例时无法更改该Instance，例如Singleton.Instance=null是报错的。
3.私有构造函数确保无法在外部实例化该类，例如new Singleton()是报错的。
不过上述方法有两个弊端：
缺点1：不符合字段的命名方式，字段命名的方式一般有三种，比如instance、_instance或者m_instance
这个缺点可以很好的进行规避，再加一个对应的属性，并将该字段的访问级别更改为private即可。
代码如下：
public class Singleton{//将字段访问属性更改为私有private static readonly Singleton _instance = new();//添加一个只读属性public static Singleton Instance{get => _instance;}private Singleton(){}}缺点2：无法彻底实现懒加载
如果当上述单例类中，只存在一个Instance静态属性和_instance字段，再没有其他静态成员时，是可以实现懒加载的。
这是由于静态成员的特点所决定的，当一个类中存在多个静态成员时，第一次访问任意一个静态成员，都会导致所有的静态成员被初始化。但是当我们确保一个类中只有一个可被访问的静态成员，也可以实现懒加载
由于这种方法存在限制，所以一般不使用这种方式实现懒加载
2.通过属性的get实现
代码如下（示例）：
public class Singleton{//不再直接实例化_instance private static Singleton _instance; public static Singleton Instance { get { if (_instance == null) { _instance = new Singleton(); } return _instance; } } private Singleton() { }}上述方式虽然实现了懒加载，但是无法确保线程安全
实现线程安全的方式很简单，加入lock线程锁：
public class Singleton{ private static Singleton _instance; private static readonly object _lock = new(); public static Singleton Instance { get { lock (_lock) { if (_instance == null) { _instance = new Singleton(); } } return _instance; } } private Singleton() { Console.WriteLine("构造函数初始化"); }}这种方式完美的实现了单例以及懒加载，但是仍然有一个缺点，就是每次访问该属性时，不论_instance是否被实例化，都会访问lock块，导致不必要的资源开销，所以我们在lock之前先判断一下_instance是否被实例化，如果已被实例化，则直接返回，这就是双检查实现单例。
代码如下（示例）：
public class Singleton{ private static Singleton _instance; private static readonly object _lock = new(); public static Singleton Instance { get { //保证效率，实例化后不再进入lock块 if (_instance == null) { //确保线程安全 lock (_lock) { if (_instance == null) { _instance = new Singleton(); } } } //已经被实例化直接返回 return _instance; } } private Singleton() { }}通过双检查实现的单例模式即实现了懒加载，同时又保证了线程安全，但是还有没有更简洁的方式来实现单例呢，下面进一步探讨
3.通过Lazy实现单例模式
代码如下:
public class Singleton{//第一个参数是一个工厂方法，返回一个T实例且没有形参；第二个参数true代表需要保证线程安全，false表示不需要线程安全 private static readonly Lazy<Singleton> _instance = new Lazy<Singleton>(() => new Singleton(),true); public static Singleton Instance { get => _instance.Value; } private Singleton() { }}可以看到通过使用Lazy，代码相比双检查，不再需要手动编写锁定代码，而且Lazy提供了工厂方法，可以在工厂方法中更灵活的初始化实例，比如()=>new Singleton{Prop1 = 1,...}，并且能灵活配置是否需要线程安全。
通过以上方式我们实现了非常简洁的单例实现，同时保证了线程安全以及懒加载，那么还有没有其他方式？
4.通过DependencyInjection
代码如下：
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;var serviceCollection = new ServiceCollection();serviceCollection.AddSingleton<Service>();var serviceProvider = serviceCollection.BuildServiceProvider();var service = serviceProvider.GetService<Service>();service.Func();public class Service{ public void Func() { Console.WriteLine("Hello World"); }}DI容器通过提供AddSingleton这种方式实现了类的生命周期管理，表示在整个生命周期中该实例都是单例，同时AddSingleton还提供了多个重载，比如提供工厂方法的重载，可以调用不同的构造方法，比如AddSingleton<Service>((provider)=>new Service(param1,...))
总结
通过上述实现单例模式的各种方法的探讨，我们还需要在实际开发过程中，根据不同的需求来进行选择不同的实现方式。比如一个比较小的项目，后续改动不大，可以通过第一种public static readonly Singleton Instance = new();来实现；比如我们开发ASP.Net，这时我们就需要用到DependencyInjection这种方式