C#实现Singleton的两种方法的比较

 Singleton设计模式可以在应用程序创建一个唯一的全局对象，也就是说，这个对象只能被实例化一次。 应用程序中的窗口管理器或者是数据库连接池等，都是Singleton模式的典型应用。

运用C#语言可以很方便地实现Singleton模式，然而同样是实现Singleton模式，由于实现方式的不同，运行效果也会有所不同。下面分别说明并比较C#实现Singleton模式的两种方法：

C#特有的方式实现Singleton（方式1）

   /**//// <summary>
   /// 单键模式的简单实现方式
   /// </summary>
   public sealed class SampleSingleton1
   {
      private int m_Counter = 0;

        private SampleSingleton1()
        {
         Console.WriteLine("初始化SampleSingleton1。");
        }

      public static readonly SampleSingleton1 Singleton = new SampleSingleton1();

      /**//// <summary>
      /// 调用次数计数器
      /// </summary>
      public void Counter()
      {
         m_Counter ++;
      }
   }

说明一下，sealed关键字保证了该单键类不会被继承，readonly关键字保证了Singleton实例入口为只读。

传统方式实现Singleton（方式2）

之所以称为传统方式，是因为C++和Java都是采用的这种方式，代码如下：

   /**//// <summary>
   /// 单键模式的传统实现方式
   /// </summary>
   public class SampleSingleton2
   {
      // 注意：公用变量最好使用volatile关键字，原因参看MSDN
      private static volatile SampleSingleton2 m_Instance = null;

      private int m_Counter = 0;
      
      private SampleSingleton2()
        {
            Console.WriteLine("初始化SampleSingleton2。");
        }

      /**//// <summary>
      /// 获取单键实例
      /// </summary>
      public static SampleSingleton2 Singleton
      {
         get
         {
            if (m_Instance == null)
            {
               lock (typeof(SampleSingleton2))
               {
                  if (m_Instance == null)
                  {
                     m_Instance = new SampleSingleton2();
                  }
               }
            }

            return m_Instance;
         }
      }

      /**//// <summary>
      /// 调用次数计数器
      /// </summary>
      public void Counter()
      {
         m_Counter ++;
      }
   }

上面的代码使用了volatile关键字和lock关键字来保证正确创建（即只创建一次）以及正确获取实例。

比较两种实现方式

可以明显看出，方式1的代码少了很多，也没有进行互斥判断以及锁定操作，因此运行速度也有一定的优势。但并不能说方法1就一定比方法2优秀，虽然方法1代码少且运行速度快，但方法1的初始化动作是在整个程序启动之时进行，而方法2的初始化动作是在第一次调用时才进行。所以在具体应用中应根据实际情况的要求来选择实现的方式。

下面是分别对两种实现方式的测试代码：

   class App
   {
      /**//// <summary>
      /// 应用程序的主入口点。
      /// </summary>
      [STAThread]
      static void Main(string[] args)
      {
          DateTime milestone;
         int maxCallTimes = 100000000;

         // 第一次调用SampleSingleton1的Counter方法
         Console.WriteLine("第一次调用SampleSingleton1的Counter方法");
         SampleSingleton1.Singleton.Counter();

         // 计算10000次调用的耗费时间
         milestone = DateTime.Now;
         for (int i = 0; i < maxCallTimes; i ++)
         {
            SampleSingleton1.Singleton.Counter();
         }
         Console.WriteLine(maxCallTimes.ToString() + "次调用执行时间为：" + ((TimeSpan)(DateTime.Now - milestone)).TotalMilliseconds.ToString());
         Console.WriteLine("");
         
         
         // 第一次调用SampleSingleton2的Counter方法
         Console.WriteLine("第一次调用SampleSingleton2的Counter方法");
         SampleSingleton2.Singleton.Counter();

         // 计算10000次调用的耗费时间
         milestone = DateTime.Now;
         for (int i = 0; i < maxCallTimes; i ++)
         {
            SampleSingleton2.Singleton.Counter();
         }
         Console.WriteLine(maxCallTimes.ToString() + "次调用执行时间为：" + ((TimeSpan)(DateTime.Now - milestone)).TotalMilliseconds.ToString());

         string str = Console.ReadLine();
      }
   }

运行结果如下：

初始化SampleSingleton1。
第一次调用SampleSingleton1的Counter方法
100000000次调用执行时间为：1722.4768

第一次调用SampleSingleton2的Counter方法
初始化SampleSingleton2。
100000000次调用执行时间为：3805.472

从运行结果中也可以看出，方法1的初始化动作在应用程序初始化时就进行了；而方法2的初始化动作是在第一次调用时进行。执行时间的单位为毫秒，方法1的效率比方法2的效率要高1倍左右。