我們真的會使用單例模式嗎？

這篇博客的標題用了一個疑問句，源於我們公司的代碼評審，深刻的討論了單例模式的使用場景及其與靜態方法來說有何不同，這次討論確實讓我真正的理解了單例模式的使用，雖然說理解還一定全面，但必須作為一個認知的提升。告訴了我自己，對於編程，不懂的太多，原理性的東西還需要持續的學習。

進入正文，我們來討論一下，什么是單例模式，何時使用單例模式？

單例模式是經典設計模式的一種，熟悉設計模式或者說讀過設計模式相關書籍的同事都知道，這應該算是設計模式中最簡單、最容易理解、使用最廣泛的一種。單例模式主要是用來實現一個類的實例全局唯一，使用double check的形式來定義。

public class SingleInstance
    {
        private static readonly object _lock = new object();
        private static SingleInstance _instance = null;

        /// <summary>
        /// 私有構造函數
        /// </summary>
        private SingleInstance() { }

        /// <summary>
        /// 單一實例
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static SingleInstance GetInstance()
        {
            if (_instance == null)
            {
                lock (_lock)
                {
                    if (_instance == null)
                    {
                        _instance = new SingleInstance();
                    }
                }
            }
            return _instance;
        }


        public  void Show()
        {
            Console.WriteLine("輸出。。。郭志奇");
        }

        public  void Speak()
        {
            Console.WriteLine("說話。。。郭志奇");
        }
    }

單例模式使用了私有構造函數來保證外部無法實例化、使用double check來保證實例被唯一創建。這是一個基本的單例模式寫法，我一般會在其中寫一些方法來進行調用，主要是為了避免每次調用都需要new的麻煩。但其中存在一些問題，如果采用靜態方法來寫：

       public static void Show()
        {
            Console.WriteLine("輸出。。。郭志奇");
        }

        public static void Speak()
        {
            Console.WriteLine("說話。。。郭志奇");
        }

 

比較這兩種調用，其實使用方式是一致的，但單例模式會在程序運行中一直存在，不會被銷毀，因為單例模式中使用到了靜態變量，靜態變量的使用會導致實例不會被銷毀。但這也不應該是單例模式的缺點。

但我為什么會說我們真的懂單例模式？

回到開頭，我們說單例模式，為什么我們需要單例模式，絕對不是因為方便調用，因為靜態方法更方便。那到底為什么使用單例模式呢？其實經過我們的討論，單例模式的使用場景是一些全局不可變參數，可以放到單例中，比如從配置獲取值，然后緩存到單例中，這才是我們應當使用單例的場景，千萬別像我，為了使用方便而無節制的使用單例。

使用單例，方便調用，但會造成什么問題呢？

要回答這個問題，我們首先回憶一下GC的垃圾回收機制，垃圾回收分為三代，如果類中包含靜態成員，垃圾回收機制是不會回收的，也就意味着如果我們無節制的使用單例，會造成程序運行過程中出現大量的實例不會被銷毀，會無意識的造成內存使用增高。    如果采用懶加載的方式，在單例未被調用的時候，不會實例化，如果采用餓漢加載的話，那么在程序初始化的時候，就會被初始化，無疑會加重程序的初始化成本，增加啟動時間。

如果我們僅僅是為了方便調用，可以使用靜態方法。

上面我們說了懶加載方式，我們來代碼說明一下餓漢模式的加載方式：

  public class SingleInstance
    {
        private static readonly object _lock = new object();
        private static SingleInstance _instance = new SingleInstance();

        /// <summary>
        /// 私有構造函數
        /// </summary>
        private SingleInstance() { }

        /// <summary>
        /// 單一實例
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static SingleInstance GetInstance()
        {            
            return _instance;
        }


        public void Show()
        {
            Console.WriteLine("輸出。。。郭志奇");
        }

        public void Speak()
        {
            Console.WriteLine("說話。。。郭志奇");
        }
    }

餓漢模式的加載就是靜態成員在定義的時候即初始化。

總結：

1、我們應該選擇合適的時機使用單例模式，不要無節制的使用，應該明白何時才應該使用單例模式。

2、盡量避免靜態成員的使用，因為靜態成員所在的實例，不會被GC回收。

3、優先選擇靜態方法調用而不是單例模式調用。

4、如果必須使用單例模式，盡量采用懶加載，而不是餓漢加載的方式，減少程序啟動成本。

引申：

1、我們使用了lock(object)來鎖定一個變量，達到加鎖的目的，避免多個線程同時對實例執行初始化。那么如果我們lock(string 字符串類型)是否可以呢？答案是否定。

2、System.String和string有什么不同呢？

歡迎有不同見解的同事可以回復討論，知識總是在討論中得到升華。