[C#]单例模式实践

什么是单例模式

• 单例，可以向其他对象提供一个全局唯一的对象，比较类似C的全局变量
• 也就是说无论在哪，都能访问到相同的对象
• 比如说Unity的游戏状态，可以由一个单例类管理，为了全局访问当前状态

实现

简单单例

• 最简单的单例类例子：

public class Singleton
{
    public static Singleton Instance { get; } = new Singleton();

    private Singleton() { }
}

饿汉式

俗称饿汉式单例，由CLR保证在类初始化时就构造完毕，没有线程安全问题。但是有没有办法让它在我们第一次使用时才加载呢。

• 最简单的懒惰单例

C#8

public class Singleton
{
    private static Singleton _instance;

    public static Singleton Instance => _instance ??= new Singleton();

    private Singleton() { }
}

System.Lazy

明眼人一眼就能看出，多个线程同时访问Instance属性可能会导致实例化多个对象，这不符合单例的定义！当然保证只有一个线程访问的话一点毛病都没有说你呢Unity。

• 可能是最佳的单例写法，使用System.Lazy<T>

.Net4之后能用（还有人用4之前的Framework？Core都出了多少年了不会吧不会吧

public class Singleton
{
    private static readonly Lazy<Singleton> Lazy = new Lazy<Singleton>(() => new Singleton(), true);

    public static Singleton Instance => Lazy.Value;

    private Singleton() { }
}

官方文档 https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.lazy-1?view=netstandard-2.0

单例模板

需要注意的是，由于我们单例的构造函数必须是私有的，而Lazy的Lazy<T>()和Lazy<T>(Boolean)构造函数只能调用T类型的公共且零参的构造函数来实例化对象（也就是说构造函数必须是公共的）这话说得怎么这么别扭，所以我们只能调用Lazy<T>(Func<T>, Boolean)来构造Lazy对象。否则会抛System.MissingMemberException异常

• Lazy真好用。但我还想要一劳永逸得写单例

using System;
using System.Linq;
using System.Reflection;

public abstract class Singleton<T> where T : Singleton<T>
{
    private static Lazy<T> _lazy = new Lazy<T>(() =>
        {
            var type = typeof(T);
            if (type.IsAbstract)
            {
                throw new ArgumentException($"单例类{type.FullName}不能是抽象的");
            }

            var constructors = type.GetConstructors(BindingFlags.Instance | BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Public);
            if (constructors.Length != 1)
            {
                throw new ArgumentException($"单例类{type.FullName}不能有多个构造方法");
            }

            var constructor = constructors.SingleOrDefault(c => !c.GetParameters().Any() && c.IsPrivate);
            if (constructor == null)
            {
                throw new ArgumentException($"单例类{type.FullName}的构造方法必须是私有且无参的");
            }

            return (T) Activator.CreateInstance(type, true);
        },
        true);

    public static T Instance => _lazy.Value;
}

通过反射检查类和构造方法是否符合要求，只需继承Singleton<T>就可以了

public class Manager : Singleton<Manager>
{
    private Manager() { }
}

简单，有效，可靠（大概，反正我没遇到坑）

• 如何使用？

private void Update()
{
    var gm = Manager.Instance;
}

调用Instance完事了