设计模式之单例模式（C#）

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一直都特别羡慕能写文章的人，但是由于本人比较懒再加上写文章功底实在是just so so，所以就一搁再搁，最近突然觉得自己的技术能力好像很长时间都停滞不前，有一种隐隐的危机感，所以不得不逼自己一把。我写文章的目的主要是对自己一个学习的总结，情感的抒发以及生活的记录，顺便提高自己的文字功底与技术能力，当然如果能帮助到别人那自然是极好的，哈哈！！！

下面就开始我的第一篇微信公众文章内容啦，文章中涉及代码的部分以C#为主。

1. 单例模式的特点

   顾名思义，单例类只能生成一个实例，且我们必须把单例类的构造函数设为私有函数以禁止他人创建实例，即，单例类只能自己创建自己的唯一实例，其他所有对象都使用这个实例。

2. 单例模式的结构

   

3. 下面通过几种不同的解法做对比来更深入的了解单例模式

   解法1：只适用于单线程环境的解法

   

解法1中Singleton的静态属性Instance中只有instance为null时才创建一个实例以避免重复创建，同时我们把构造函数定义为私有函数，这样确保只创建一个实例。

缺点：只满足单线程，多线程下会有问题，如两个线程同时运行到判断instance是否为null的if语句，并且instance的确没有创建时，那么两个线程都会创建一个实例，此时解法一中的Singleton就不满足单例模式了

解法2：适用于多线程，但效率不高

解法2中通过添加同步锁解决了多线程环境下的单例模式，由于在一个时刻只有一个线程能得到同步锁，当第一个线程加上锁时，第二个线程只能等待，当第一个线程发现实例没有创建时，它创建一个实例，接着第一个线程释放同步锁，此时第二个线程可以加上同步锁运行代码，但是此时实例已经被创建，第二个实例就不会再创建实例了，这样保证在多线程下只能创建一个实例

缺点：在每次通过属性Instance得到Singleton的实例都会试图加上一个同步锁，而加锁是一个非常耗时的操作，在非必要情况下要避免

解法3：加同步锁前后两次判断实例是否已存在

解法3中Singleton2中只有当instance为null即没有创建时需要加锁操作，当instance已经创建出来之后则无需加锁，因为只在第一次的时候instance为null，所以只在第一次试图创建实例的时候需要加锁，这样比解法2中的效率就高出很多。

缺点：解法3中用加锁机制来确保在多线程环境下只创建一个实例，并且用两个if来判断来提高效率，这样的代码实现起来比较容易出错。

解法4：利用静态构造函数

解法4是比较推荐的解法，代码非常简洁，我们在初始化静态变量instance的时候创建一个实例，由于C#在调用静态构造函数时初始化静态变量，.NET运行时能够确保只调用一次静态构造函数，这样能保证只初始化一次instance。

缺点：.NET第一次运行使用Singleton3时会自动调用该类型的静态构造函数，所以instance不是在第一次调用Singleton.instance被创建，而是在第一次用到Singleton3的时候被创建，会导致在单例模式中过早的创建实例，从而降低内存的使用效率。

解法5：实现按需创建实例

解法5中我们在内部定义了一个私有类型Nested，当第一次用到这个嵌套类型的时候，会调用静态构造函数创建Singleton4的instance实例。类型Nested只在属性Singleton4.instance中被用到，由于其私有属性他人无法使用Nested类型，因此当我们第一次试图通过属性Singleton4.instance得到Singleton4的实例时，会自动调用Nested的静态构造函数创建instance。如果我们不调用instance，那么就不会触发.NET运行时调用Nested，也不好创建实例，这样就真正做到了按需创建。

综上五种解法，推荐解法4和解法5，单例模式是面试中的"常客"，是设计模式中最简单的，看完了这篇文章是不是发现so easy 呐，好啦，今天就写到这儿，这就是我的第一篇微信公众号文章啦，欢迎吐槽，我已经做好了在吐槽中成长的准备啦~~~~~~~~

特别声明：

本文内容参考于书籍《剑指Offer-名企面试官精讲典型编程题》何海涛（著）

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