单例模式是一种创建型设计模式, 可以保证一个类型有且只有一个实例存在

单例模式的适用于什么场景

当一个类在程序运行期间只需要一个实例的时候, 就可以考虑将其做成单例模式

例如一些全局的配置, 用来储存程序运行期间全局的共享配置, 或者可以做一个简单的消息管道, 程序中所有地方只需要这一个消息管道来发送和接收消息

单例模式的实现

单例模式有多种实现方式, 但是都离不开非公有的构造函数和静态成员变量

下面根据我自己的经验, 介绍三种比较常见的实现

饿汉式

饿汉式在类型加载的时候就直接进行实例化

public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton(){}
    public static Singleton GetInstance() => instance;
}

饿汉式最简单方便, 总有人说饿汉式会浪费内存, 但是在大多数情况下这点内存浪费可以忽略不计, 相比起其他业务中的浪费, 九牛一毛都算不上

懒汉式

懒汉式在第一次调用 GetInstance 的时候才进行实例化

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton(){}
    public static Singleton GetInstance() => instance ??= new Singleton();
}

懒汉式这种在调用 GetInstance 的时候才实例化的方式避免了大概率微不足道的内存浪费, 但又会出现线程安全问题

双重校验锁

双重校验锁通过加锁可以解决懒汉式多线程下的线程不安全问题

public class Singleton
{
    private static volatile Singleton instance;
    private static object lockobj = new Object();
    private Singleton() { }
    public static Singleton GetInstance()
    {
        if (instance == null)
        {
            lock (lockobj)
            {
                instance ??= new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
}

但是用饿汉式就不需要这么麻烦

如何去使用

设计一个单例类用于记录服务器的在线人数

public sealed class LoginCounter
{
    private static readonly LoginCounter instance = new LoginCounter();
    private LoginCounter() { }
    public static LoginCounter GetInstance() => instance;

    private List<User> OnlineUsers = new List<User>();
    public int LoginCount { get => OnlineUsers.Count; }
    public void Login(User user)
    {
        if (OnlineUsers.Any(item => item.Name == user.Name))
            return;
        OnlineUsers.Add(user);
    }
    public void Logout(User user)
    {
        if (!OnlineUsers.Any(item => item.Name == user.Name))
            return;
        OnlineUsers.RemoveAll(item => item.Name == user.Name);
    }
}
public class User
{
    public string Name { get; set; }
}

有人登录进来就使用

LoginCounter.GetInstance().Login(user);

有人退出登录就使用

LoginCounter.GetInstance().Logout(user);