[C#]设计模式-单例模式-创建型模式

单例模式用于在整个软件系统当中保持唯一实例，在 C# 当中最能够体现此概念的就是静态类，静态类的生命周期是跟随整个程序，并且在整个程序中仅保有一个实例。

不过在这里我们不再详细阐述单例模式与静态类有什么区别，如果有兴趣的话可以查看 这篇博文 和 这篇博文。

这里说一下个人的理解：

• 单例模式可以用实现接口与继承，而静态类是无法实现的。
• 单例模式可以方便进行 Mock 测试。
• 单例对象可以很方便的进行替换。
• 静态类/静态方法更多的是用于工具类方法，是无状态的。

为了保证我们的对象是全局唯一的，那么我们肯定不能够通过 new 来创建单例对象，所以我们首先要将其构造函数设为私有的，其次我们肯定要有一个 static 字段来保存我们唯一的实例化对象。
既然不能通过 new 来实例化对象，则需要提供一个全局访问点。下面我们就来看一下具体实现：

public class SingletonImplementation
{
    private static SingletonImplementation m_instance;
    private SingletonImplementation(){}    

    public static SingletonImplementation GetInstance()
    {
        if(m_instance == null) m_instance = new SingletonImplementation();
        return m_instance;
    }
}

实现起来是相当简单的，这里我们将构造函数设置为私有的，然后通过 GetInstance 方法来取得对象的实例。其实这里可以改用一个静态属性来实现，更加方便。
如果考虑到线程安全的话，就需要加一个 locker 来保证访问不会重复创建对象。因为如果在多线程环境当中调用这个静态类的时候，可能在同一时间都会访问到 m_instance，这个时候 m_instance 都为空的情况下就会连续创建两次实例，这就违背了初衷。最简单的方法就是加锁，让 m_instance 在同一时间只能一个线程访问这个对象。

public class SingletonImplementation
{
    private static SingletonImplementation m_instance;
    private static readony object _locker = new object();
    private SingletonImplementation(){}

    public static SingetonImplementation Instance
    {
        get
        {
            lock(_locker)
            {
                if(m_instance == null) m_instance = new SingetonImplementation();
            }
            
            return m_instance;
        }
    }
}

不过这样又产生了另外一个问题，如果线程每次访问 Instance 都会对 _locker 加锁后在访问实例是否存在，这样对性能影响十分严重。这里我们可以使用 双重检查锁定模式 来实现。

双重检查锁定模式（也被称为"双重检查加锁优化"，"锁暗示"（Lock hint）[1])
是一种软件设计模式用来减少并发系统中竞争和同步的开销。双重检查锁定模式
首先验证锁定条件(第一次检查)，只有通过锁定条件验证才真正的进行加锁逻辑
并再次验证条件(第二次检查)。

也就是说我们首先验证 m_instance 是否为空，如果为空的话再进行加锁执行逻辑，否则的话直接返回已经实例化成功的 m_instance。

public class SingetonImplementation
{
    private static SingetonImplementation _instance;
    private static readonly object _locker = new object();
    private SingetonImplementation(){}

    public static SingetonImplementation Instance
    {
        if(_instance == null)
        {
            locker(_locker)
            {
                if(_instance == null) _instance = new SingetonImplementation();
            }
        }
        
        return _instance;
    }
}