无锁，线程安全，延迟加载的单例实现（C#）

单例(singleton)是非常常见，也非常有用的设计模式，当然了， 面试中也是经常会被问到的：）在几乎所有的项目中都能看到它的身影。简而言之，单例保证了一个自定义类型在整个程序的生命周期只被创建一次。要实现一个简单的单例是也很容易的：

public class Example
{
     private static Example instance;

     private Example()
     {
     }

     public static Example Instance
     {
           get
           {
                  if (instance != null)
                  {
                         instance = new Example();
                  }

                  return instance;
           }
     }
}

这是大多数人的写法。

这是一个延迟加载的单例。换句话说，只有当调用Example.Instance时，才会创建Example的实例。当不存在多线程调用的情况下，这个单例是工作得很好的。但是在现实中，我们已经很少不去考虑线程安全了。提到线程安全，我们第一反应就是加锁：

public class Example
{
     private static Example instance;

     private object myLock = new object();

     private Example()
     {
     }

     public static Example Instance
     {
           get
           {
                 lock(myLock)
                 {
                      if (instance != null)
                      {
                             instance = new Example();
                      }

                      return instance;
                 }
           }
     }
}

这显然是没有问题的，我相信也是大多数程序员的做法。

在面试中如果面试者能够在没有任何提示下给出这个线程安全且延迟加载的单例，已经很让面试官满意了。 可是我想再吹毛求疵下：能不能实现一个无锁的线程安全单例？

无锁且要线程安全。。。我们需要借助语言的特性。（实际上代码更少了）

public class Example
{
     private static Example instance = new Example();

     private Example()
     {
     }

     public static Example Instance
     {
           get
           {
                  return instance;
           }
     }
}

的确，无锁且线程安全了，但是。。。延迟加载似乎又缺失了。也许有人要问，这个延迟加载有什么用？

绝大多数情况下，这个延迟加载没有任何用（面试虐人除外），除非这个类还有其他static public methods。譬如说这个Example类有一个静态方法：

public static string Output()
{
    string str;
    // process the str.
   return str;
}

并且我们只会用到Example.Output()。在这种情况下如果 Example 的instance被创建了，显然是浪费内存。据我所知，这是延迟加载唯一有用的地方。

不管这个延迟加载用处有多大，我们单纯从研究的角度考虑，是否能既做到无锁，线程安全，又延迟加载？

C#语言的另一大特性帮助了我们：嵌套类。直接上代码：

public class Example
{
     private static Example instance;

     private Example()
     {
     }

     public static Example Instance
     {
           get
           {
                  return Nested.Instance;
           }
     }

     class Nested
     {
            static Nested()
            {
            }

            internal static readonly Example Instance = new Example();
     }
}