单例模式的实现

先上示例

public class DeviceManager
{private readonly Dictionary<string, Device> _devices;private DeviceManager(){_devices = new Dictionary<string, Device>();}public static DeviceManager Instance { get; } = new DeviceManager();    // { get; } 只读，外部不可对Instance做修改//也可能不叫Instance ， Shared ，Defaultpublic void AddDevice(Device device){if (device == null){throw new ArgumentNullException(nameof(device));    //nameof(device)获取变量名}if (_devices.ContainsKey(device.Name)){throw new ArgumentException("Device with the same name already exists.");}lock (_devices){_devices.Add(device.Name, device);}}public Device GetDevice(string name){if (name == null){throw new ArgumentNullException(nameof(name));}lock (_devices){_devices.TryGetValue(name, out var device);return device;}           }
}public class Device
{public string Name { get; internal set; }
}

代码调用

try
{DeviceManager.Instance.AddDevice(new Device { Name = "Device1" });var device = DeviceManager.Instance.GetDevice("Device1");Console.WriteLine(device.Name) ;Console.ReadKey();
}
catch (Exception ex)
{Console.WriteLine(ex.Message);
}

为什么要使用单例模式？

    线程安全：在需要多线程环境下使用时，单例模式可以提供线程安全的访问控件。DeviceManager.Instance 是静态属性，有.Net Framework在程序加载时进行初始化，确保了多线程下的安全范围

    为什么会有线程安全问题：在多线程环境中，需确保数据和资源的安全访问，因为多个线程同时操作共享的数据可能会导致数据不一致的行为。

    为什么单例能保证线程安全：在下面例子中，静态属性DeviceManage.Instance 是在 程序加载时 初始化的，且只会 初始化一次，确保软件整个生命周期内，只有一个 DeviceManage.Instance 实例存在

    保证线程安全的方式：
        1.静态属性的初始化是由 CLR（Common Language Runtime） 保证的， CLR会在第一次访问静态属性时进行初始化， 并且会阻止多个线程同时进行初始化操作，避免竞态条件。
        2.互斥访问：DeviceManger 类的方法，字段和构造器都是私有的，因此外部无法直接修改_device字典，内部方法又是可控的（可以通过Lock），这样可以避免多个线程同时修改_Device 引起并发问题
        3.线程同步：如果 DeviceManager 类中存在需要多线程访问和修改的共享资源，可以使用线程同步机制来确保安全访问，比如使用 lock 关键字或者 Monitor 类来保护关键代码段，防止多线程竞争条件的发生。
 
此外单例模式的优点：全局访问、资源共享、避免重复实例化、单一职责

适用单例的场景
    1.全局状态（配置文件读取，系统设置）或配置
    2.资源管理 （数据库连接池，文件系统管理器，线程池） 
    3.日志记录 日志记录器
    4.缓存管理 缓存系统通常需要统一管理，以便在不同部分的应用程序中共享数据。
    5.设备连接管理 管理外部设备（打印机，传感器）或网络连接时，需要确保系统中只有一个控制器实例来管理设备的通讯或连接
    6.服务定位器

不适用单例的场景
    1. 多线程问题： 当单例模式未正确实现时
    2. 测试和依赖注入: 需了解**
    3. 单例可能会增加耦合性