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23种设计模式之单例模式（Singleton Pattern）【设计模式】

news 来源：原创 2025/9/9 6:10:26

文章目录

一、简介
二、关键点
三、实现单例模式的步骤
四、C#示例
- 4.1 简单的单例模式
- 4.2 线程安全的单例模式（双重检查锁定）
- 4.3 静态初始化单例模式
五、单例模式优缺点
- 5.1 优点
- 5.2 缺点
六、适用场景
七、示例的现实应用

在这里插入图片描述

一、简介

单例模式（Singleton Pattern）是一种创建型设计模式，确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问该实例。单例模式主要用于控制资源的访问，确保某些类只有一个实例，并且这个实例能够被全局访问。

二、关键点

唯一实例：确保一个类只有一个实例。
全局访问点：提供一个全局访问点来访问该实例。

三、实现单例模式的步骤

私有构造函数：防止类被实例化。
私有静态变量：持有该类的唯一实例。
公共静态方法：提供一个全局访问点来访问该实例。

四、C#示例

4.1 简单的单例模式

public class SimpleSingleton
{// 私有静态变量，持有唯一实例private static SimpleSingleton instance = null;// 私有构造函数，防止外部实例化private SimpleSingleton() { }// 公共静态方法，提供全局访问点public static SimpleSingleton Instance{get{if (instance == null){instance = new SimpleSingleton();}return instance;}}
}

4.2 线程安全的单例模式（双重检查锁定）

在多线程环境中，上面的实现可能会导致多个实例的创建。为了解决这个问题，我们可以使用双重检查锁定（Double-Check Locking）来实现线程安全的单例模式。

public class ThreadSafeSingleton
{// 私有静态变量，持有唯一实例，并使用 volatile 关键字确保多线程可见性private static volatile ThreadSafeSingleton instance = null;private static readonly object lockObject = new object();// 私有构造函数，防止外部实例化private ThreadSafeSingleton() { }// 公共静态方法，提供全局访问点public static ThreadSafeSingleton Instance{get{if (instance == null){lock (lockObject){if (instance == null){instance = new ThreadSafeSingleton();}}}return instance;}}
}

4.3 静态初始化单例模式

这种实现利用了 .NET 的静态构造函数，保证了线程安全性，并且代码更加简洁。

public class StaticInitializationSingleton
{// 静态变量，持有唯一实例private static readonly StaticInitializationSingleton instance = new StaticInitializationSingleton();// 私有构造函数，防止外部实例化private StaticInitializationSingleton() { }// 公共静态属性，提供全局访问点public static StaticInitializationSingleton Instance{get{return instance;}}
}

五、单例模式优缺点

5.1 优点

唯一实例：确保系统中只有一个实例，节省系统资源。
全局访问点：提供一个全局访问点，方便访问该实例。

5.2 缺点

可能造成单一职责原则的违背：单例类可能承担过多的责任。
难以进行单元测试：由于全局访问点的存在，单例模式在单元测试中可能会引入依赖性问题。
隐藏的依赖关系：单例模式会在代码中隐藏类与类之间的依赖关系，使得代码变得难以理解和维护。

六、适用场景

需要控制实例数量：例如配置管理类、日志管理类等。
需要提供全局访问点：例如访问数据库连接的类、线程池管理类等。

七、示例的现实应用

单例模式在许多现实应用中都有应用：

配置管理：一个系统的配置通常需要全局访问，但只需要一个实例来管理。
日志记录器：日志记录器通常需要全局访问，但只需要一个实例来管理日志的写入。
数据库连接池：数据库连接池需要管理数据库连接的创建和释放，确保系统中只有一个连接池实例。

通过使用单例模式，可以确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问该实例，提高系统资源的利用率和全局访问的方便性。

23种设计模式之单例模式（Singleton Pattern）【设计模式】

文章目录一、简介二、关键点三、实现单例模式的步骤四、C#示例4.1 简单的单例模式4.2 线程安全的单例模式（双重检查锁定）4.3 静态初始化单例模式五、单例模式优缺点5.1 优点5.2 缺点六、适用场景七、示例的现实应用一、简介单例模式（Si…...

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