单例模式

一、概念

保证一个类只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。在单例模式中，类通常会提供一个静态方法，该方法负责创建（懒汉式）或返回（饿汉式）类的唯一实例。

二、结构图

三、代码实现

实现方式一：懒汉式，双重锁定

class Singleton
{
    private static Singleton Instance;

    private static readonly object syncRoot = new object();

    // 构造方法私有化，防止外部实例化类
    private Singleton() { }

    // 提供获取实例的方法
    public static Singleton GetInstance()
    {
        if (Instance == null)
        {
            // 程序运行时只有一个线程可以进入
            lock (syncRoot)
            {
                if (Instance == null)
                {
                    Instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return Instance;
    }
}

实现方式二：饿汉式

// sealed 修饰为最终类，防止继承出现子类
public sealed class Singleton
{
    private static readonly Singleton Instance = new Singleton();

    // 构造方法私有化，防止外部实例化类
    private Singleton() { }

    // 提供获取实例的方法
    public static Singleton GetInstance()
    {
        return Instance;
    }
}

四、单例模式的优点

1. 提供对唯一实例的全局访问，方便在整个应用程序中共享数据和资源
2. 避免了重复创建实例，节省了系统资源
3. 隐藏了实例化的细节，提供了一种封装机制

五、应用场景

1. 日志记录器(Logger) :在应用程序中使用单例模式创建一个全局的日志记录器，以便在整个应用程序中记录日志信息
2. 数据库连接池:在多线程环境下管理数据库连接时，可以使用单例模式创建一个连接池，以确保只有一个连接池实例，并提供对连接的统—管理和复用
3. 配置信息管理:单例模式可用于加载和管理应用程序的配置信息，例如读取配置文件、从数据库中获取配置数据等。
4. 缓存管理器:在需要缓存数据的场景中，可以使用单例模式创建一个缓存管理器，用于统一管理和存储缓存数据。
5. 线程池:在多线程编程中，可以使用单例模式创建一个线程池，以便在整个应用程序中共享和管理线程资源。
6. GUI应用程序中的窗口管理:在图形用户界面(GUI)应用程序中，可以使用单例模式来管理应用程序的主窗口或对话框，确保只有一个实例存在。
7. Web应用程序中的应用上下文:在Web开发中，可以使用单例模式创建一个应用上下文对象，用于在整个应用程序中共享数据和状态。