单例模式

---

前言

单例是一种创建型设计模式，让你能够保证一个类只有一个实例，并提供一个访问该实例的全局节点。

---

一、抛出问题

1.我们为什么要使用单例模式？

2.为什么不用静态类来代替单例模式呢？

3.多线程下如何让单例模式变得安全

这三个问题是我们在使用单例模式时最常见的问题，为什么要用？什么时候使用？为什么不能用静态类代替单例模式？他俩的区别在哪里呢？什么时候用静态类好，什么时候用单例模式好？多线程下单例模式为什么不安全，怎么样才能让他变安全？

---

二、回答问题

---

1.为什么要使用单例模式

单例模式的优点和使用场景：

• 在内存中只有一个实例对象，节省内存空间。
• 避免重复的创建和销毁对象，可以提高性能，避免对多重资源的重复占用，可以全局进行访问
• 需要频繁的实例化和销毁的对象。有状态的工具类对象，频繁访问数据库或文件对象.

根据这些不难看出，单例模式的诞生，是为了节省内存空间，避免多次重复创建和销毁对象。如果那个对象占用内存少，多次创建和销毁对于运行影响不大，但是一个很大很大的对象被重复，就会浪费内存空间，降低效率。

---

2.为什么不用静态类来代替单例模式

要说清楚这个问题实在很难，所以我们先搞清楚静态类和非静态的区别，然后再解释这个问题

（1） 静态方法和非静态方法的区别

在C#中，使用Stack和托管堆Heap进行分配管理。而托管堆最主要的部分为GC Heap垃圾回收堆，由GC所管理，另一部分为Loader Heap加载堆，而Loader Heap最重要的信息是元数据相关信息，在堆中体现为Method Table方法表。Method Table则记录了存储的元数据信息。

请注意，所有方法都保存在Method Table中，无论是静态还是非静态，均保存在Loader Heap中。

在调用上，静态方法要比非静态方法快一点，因为非静态方法要进行实例化。

---

（2） 为什么要有非静态方法

那么从上面来看，非静态的速度比较慢，不如静态方法好使，为什么还要使用非静态方法呢？

答： 为了让开发更加模式化、面向对象化。这样说的话，静态方法和实例化方式的区分是为了解决模式的问题。面向对象，需要的继承和多态，都是非静态方法。

---

（3）什么时候使用静态类，什么时候使用单例

首先先看他们之间的优劣：

• 静态类比单例具有更好的性能，因为静态方法在编译期绑定。
• 静态方法无法被override，但非静态方法的单例模式则可以依赖继承覆盖方法。
• 如果你的需求中需要维护状态信息，则单例比静态类更适合，因为后者在维护状态信息方面是非常可怕的，并导致狡滑的 bug。

简单的说，当不需要维护任何状态，仅仅提供全局访问的方法时，使用静态类；但需要进行面向对象的开发时，使用单例。

---

3.多线程下如何让单例模式变得安全

（1）单线程下的单例模式

 class HelloWorld{private static HelloWorld instance;private HelloWorld() { }public static HelloWorld Instance{get{if (instance == null)instance = new HelloWorld();return instance;}}public void show()=> Console.WriteLine("单例设计模式");}
调用：HelloWorld helloWorld=HelloWorld.Instance;helloWorld.show();

 if (instance == null)instance = new HelloWorld();return instance;

这段看样子是没什么错误，但是这仅在单线程下，在多线程下，如果两个线程都访问if语句，那么肯定都是null，那么两个线程会各自创建一个对象。

（2）多线程下的改进

 private static volatile HelloWorld instance=null;//不被编译器所排序/// <summary>/// 辅助器,本身不参与构建 /// </summary>private static object lockHelper=new object();private HelloWorld() { }public static HelloWorld Instance{get{if (instance == null)lock (lockHelper)if (instance==null)//双检查instance=new HelloWorld();return instance;}}

极简单版：

 		private HelloWorld() { }public static readonly HelloWorld Instance=new HelloWorld();//内联初始化等同于public static readonly HelloWorld Instance;static HelloWorld() => Instance = new HelloWorld();

---

三、总结

• 单例类只能有一个实例。
• 单例类必须自己创建自己的唯一实例。
• 单例类必须给所有其他对象提供这一实例。