[C#.NET 拾遗补漏]06：单例模式实佳实践
大家好，这是【C#.NET 拾遗补漏】专辑的第 06 篇文章。今天讲讲大家熟悉的单例模式。
单例模式大概是所有设计模式中最简单的一种，如果在面试时被问及熟悉哪些设计模式，你可能第一个答的就是单例模式。
单例模式的实现分为两种：饿汉式和懒汉式。前者是在静态构造函数执行时就立即实例化，后者是在程序执行过程中第一次需要时再实例化。两者有各自适用的场景，实现方式也都很简单，唯一在设计时要考虑的一个问题就是：实例化时需要保证线程安全。
饿汉式
饿汉式实现很简单，在静态构造函数中立即进行实例化：
public class Singleton
{
private static readonly Singleton _instance;
static Singleton()
{
_instance = new Singleton();
}
public static Singleton Instance
{
get
{
return _instance;
}
}
}
注意，为了确保单例性，需要使用 readonly 关键字声明实例不能被修改。
以上写法可简写为：
public class Singleton
{
private static readonly Singleton _instance = new Singleton();
public static Singleton Instance
{
get
{
return _instance;
}
}
}
这里的 new Singleton() 等同于在静态构造函数中实例化。在 C# 7 中还可以进一步简写如下：
public class Singleton
{
public static Singleton Instance { get; } = new Singleton();
}
一句代码就搞定了，此写法，实例化也是在默认的静态构造函数中进行的。如果是饿汉式需求，这种实现是最简单的。有人会问这会不会有线程安全问题，如果多个线程同时调用 Singleton.Instance 会不会实例化了多个实例。不会，因为 CLR 确保了所有静态构造函数都是线程安全的。
注意，不能这么写：
public class Singleton
{
public static Singleton Instance => new Singleton();
}
// 等同于：
public class Singleton
{
public static Singleton Instance
{
get { return new Singleton(); }
}
}
这样会导致每次调用都会创建一个新实例。
懒汉式
懒汉式单例实现需要考虑线程安全问题，先来看一段经典的线程安全的单列模式实现代码：
public sealed class Singleton
{
private static volatile Singleton _instance;
private static readonly object _lockObject = new Object();
public static Singleton Instance
{
get
{
if (_instance == null)
{
lock (_lockObject)
{
if (_instance == null)
{
_instance = new Singleton();
}
}
}
return _instance;
}
}
}
网上搜索 C# 单例模式，大部分都是这种使用 lock 来确保线程安全的写法，这是经典标准的单例模式的写法，没问题，很放心。在 lock 里外都做一次 instance 空判断，双保险，足以保证线程安全和单例性。但这种写法似乎太麻烦了，而且容易写错。早在 C# 3.5 的时候，就有了更好的写法，使用 Lazy<T>。
示例代码：
public class LazySingleton
{
private static readonly Lazy<LazySingleton> _instance =
new Lazy<LazySingleton>(() => new LazySingleton());
public static LazySingleton Instance
{
get { return _instance.Value; }
}
}
调用示例：
public class Program
{
public static void Main()
{
var instance = LazySingleton.Instance;
}
}
使用 Lazy<T> 可以使对象的实例化延迟到第一次被调用的时候执行，通过访问它的 Value 属性来创建并获取实例，并且读取一个 Lazy<T> 实例的 Value 属性只会执行一次实例化代码，确保了线程安全。
祝，编码愉快！