C# 中单例的权威指南

在 C# 中，单例是一种将类的实例化限制为单个对象的设计模式。它确保整个应用程序中只存在该类的一个实例，并提供对该实例的全局访问。

单例及使用注意事项

单例很有用，有几个原因：

全局访问：单例提供了一种获得类的单个全局可访问实例的方法。当需要在应用程序的不同部分之间共享数据或功能而不显式传递对对象的引用时，这可能是有利的。
资源共享：单例可用于管理应在多个对象或组件之间共享的资源，例如数据库连接、线程池或缓存机制。通过将资源管理封装在单例中，可以确保对共享资源的所有访问都通过一个集中点，从而实现有效协调并避免资源冲突。
受控对象创建：单例允许控制类的实例化并确保只创建一个实例。这对于限制由于资源限制而创建的对象数量或强制执行与类相关的特定行为非常重要。
按需初始化：单例可以按需初始化，这意味着实例仅在第一次访问时创建。如果创建对象的成本昂贵或延迟创建直到实际需要时，这可能有利于性能。
同步和线程安全：单例实现可以合并同步机制，例如锁或双重检查锁定，以确保多线程环境中的线程安全。当多个线程同时访问单例实例时，这有助于避免竞争条件或不一致的状态。

值得注意的是，像任何设计模式一样，单例应该谨慎使用。虽然它们可以提供好处，但它们还引入了全局状态和紧密耦合，这可能使测试和维护更具挑战性。考虑特定用例并评估单例是否是最合适的解决方案非常重要。

设置单例

下面是在 C# 中实现单例的示例：

public sealed class Singleton
{
    private static Singleton instance;
    private static readonly object lockObject = new object();

    private Singleton() { } // Private constructor to prevent instantiation from outside

    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if (instance == null) // Check if the instance is null
            {
                lock (lockObject) // Use lock to ensure thread safety
                {
                    if (instance == null) // Double-check locking to avoid race conditions
                    {
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }

    // Other methods and properties
}

在此示例中，类 'Singleton' 有一个私有构造函数，防止其他类创建它的新实例。该类公开一个名为 'Instance' 的公共静态属性，它负责创建和返回该类的单个实例。第一次访问 'Instance' 时，它会检查变量 'instance' 是否为 null，如果是，则在创建新实例时使用锁来确保线程安全。

对 'Instance' 的后续调用将返回现有实例，而不创建新实例。这种方法保证整个应用程序中仅存在一个 'Singleton' 实例。

在这种情况下，'Singleton' 是一个密封类（注意类声明之前的关键字 'sealed'），它是一个不能被继承或用作基类的类对于其他课程。一旦一个类被标记为密封，它就会阻止其他类从它派生。

单例实例可以通过如下方式访问：

Singleton singleton = Singleton.Instance;

此代码将提供对类 'Singleton' 的单个实例的引用，无论它在应用程序中的何处调用。

结论

C# 中的单例是一种设计模式，允许在整个应用程序中创建类的单个实例，从而提供对该实例的全局访问。它们对于需要在应用程序的不同部分之间共享数据或功能、有效管理共享资源、控制对象创建并确保线程安全的场景非常有用。单例还可以合并按需初始化，其中实例仅在首次访问时创建，通过将创建推迟到实际需要时来提供性能优势。然而，考虑到与全局状态和紧密耦合相关的权衡和潜在缺点，明智地使用单例非常重要。应仔细考虑特定用例，以确定单例是否是最合适的解决方案。

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