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，什麼是單例模式，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。

 1 public class SingleInstance
 2     {
 3         private static readonly object _lock = new object();
 4         private static SingleInstance _instance = null;
 5 
 6         /// <summary>
 7         /// 私有構造函數
 8         /// </summary>
 9         private SingleInstance() { }
10 
11         /// <summary>
12         /// 單一實例
13         /// </summary>
14         /// <returns></returns>
15         public static SingleInstance GetInstance()
16         {
17             if (_instance == null)
18             {
19                 lock (_lock)
20                 {
21                     if (_instance == null)
22                     {
23                         _instance = new SingleInstance();
24                     }
25                 }
26             }
27             return _instance;
28         }
29 
30 
31         public  void Show()
32         {
33             Console.WriteLine("輸出。。。郭志奇");
34         }
35 
36         public  void Speak()
37         {
38             Console.WriteLine("說話。。。郭志奇");
39         }
40     }

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，如果採用靜態方法來寫：

1        public static void Show()
2         {
3             Console.WriteLine("輸出。。。郭志奇");
4         }
5 
6         public static void Speak()
7         {
8             Console.WriteLine("說話。。。郭志奇");
9         }

比較這兩種調用，其實使用方式是一致的，但單例模式會在程式運行中一直存在，不會被銷毀，因為單例模式中使用到了靜態變數，靜態變數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。

但我為什麼會說我們真的懂單例模式？

回到開頭，我們說單例模式，為什麼我們需要單例模式，絕對不是因為方便調用，因為靜態方法更方便。那到底為什麼使用單例模式呢？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，然後緩存到單例中，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，但會造成什麼問題呢？

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，也就意味著如果我們無節制的使用單例，會造成程式運行過程中出現大量的實例不會被銷毀，會無意識的造成記憶體使用增高。    如果採用懶載入的方式，在單例未被調用的時候，不會實例化，如果採用餓漢載入的話，那麼在程式初始化的時候，就會被初始化，無疑會加重程式的初始化成本，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。

上面我們說了懶載入方式，我們來代碼說明一下餓漢模式的載入方式：

 1   public class SingleInstance
 2     {
 3         private static readonly object _lock = new object();
 4         private static SingleInstance _instance = new SingleInstance();
 5 
 6         /// <summary>
 7         /// 私有構造函數
 8         /// </summary>
 9         private SingleInstance() { }
10 
11         /// <summary>
12         /// 單一實例
13         /// </summary>
14         /// <returns></returns>
15         public static SingleInstance GetInstance()
16         {            
17             return _instance;
18         }
19 
20 
21         public void Show()
22         {
23             Console.WriteLine("輸出。。。郭志奇");
24         }
25 
26         public void Speak()
27         {
28             Console.WriteLine("說話。。。郭志奇");
29         }
30     }

餓漢模式的載入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、儘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，儘量採用懶載入，而不是餓漢載入的方式，減少程式啟動成本。

引申：

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

2、System.String和string有什麼不同呢？

歡迎有不同見解的同事可以回覆討論，知識總是在討論中得到升華。