意图

单例模式是一种创建型模式，它能确保一个类只有一个实例，并提供一个访问该实例的全局节点。

问题

单例模式同时解决了两个问题，所以违反了单一职责原则：
保证一个类只有一个实例。为什么会有人想要控制一个类所拥有的实例数量？最常见的原因是控制某些共享资源（例如数据库或文件）的访问权限。
它的运作方式是这样的：如果你创建了一个对象，同时过一会儿后你决定再创建一个新对象，此时你会获得之前已创建的对象，而不是一个新对象。
注意，普通构造函数无法实现上述行为，因为构造函数的设计决定了它必须总是返回一个新对象。
为该实例提供一个全局访问节点。想想你曾用过的那些存储重要对象的全局变量，它们在使用上十分方便，但同时也非常不安全，因为任何代码都有可能覆盖掉那些变量的内容，从而引发程序崩溃。
和全局变量一样，单例模式也允许在程序的任何地方访问特定对象。但是它可以保护该实例不被其他代码覆盖。
还有一点：你不会希望解决同一个问题的代码分散在程序各处的。因此更好的方式是将其放在同一个类中，特别是当其他代码已经依赖这个类时更应该如此。

解决方案

一个类的对象永远只会在当前进程中被创建一次，也就是说构造函数只可能被调用一次，不论有多少线程调用。为什么需要单例，假如这个类是用来操作某个资源的，如果存在多个这个类的实例，这可能在操作这个资源的时候造成破坏，所以只能创建一个实例是很有必要的。

所有单例的实现都包含以下两个相同的步骤：

将默认构造函数设为私有，防止其他对象使用单例类的new运算符。
新建一个静态构建方法作为构造函数。该函数会 “偷偷” 调用私有构造函数来创建对象，并将其保存在一个静态成员变量中。此后所有对于该函数的调用都将返回这一缓存对象。

如果你的代码能够访问单例类，那它就能调用单例类的静态方法。无论何时调用该方法，它总是会返回相同的对象。

结构

单例（Singleton）类声明了一个名为getInstance获取实例的静态方法来返回其所属类的一个相同实例。
单例的构造函数必须对客户端（Client）代码隐藏。调用获取实例方法必须是获取单例对象的唯一方式。

实现方式

在类中添加一个私有静态成员变量用于保存单例实例。
声明一个公有静态构建方法用于获取单例实例。
在静态方法中实现”延迟初始化”。该方法会在首次被调用时创建一个新对象，并将其存储在静态成员变量中。此后该方法每次被调用时都返回该实例。
将类的构造函数设为私有。类的静态方法仍能调用构造函数，但是其他对象不能调用。
检查客户端代码，将对单例的构造函数的调用替换为对其静态构建方法的调用。

代码演示

一般来说，直接把对象声明为静态即可，程序集在加载过程中进行构造，这个也是线程安全的。但问题是如果此对象一直没有被调用，同时构造函数的开销较大，这个会造成资源浪费。

class Singleton
{
    private static Singleton instance = new Singleton();

    /// <summary>
    /// 构造函数声明为私有
    /// </summary>
    private Singleton()
    {
        Console.WriteLine("执行构造函数");
    }

    public static Singleton Get()
    {
        return instance;
    }
}

著名的双检锁法，只在需要时执行构造函数，同时也是线程安全的

class Singleton
{
    private static Singleton instance = null;
    private static readonly object lockobj = new object();

    /// <summary>
    /// 构造函数声明为私有
    /// </summary>
    private Singleton()
    {
        Console.WriteLine("执行构造函数");
    }

    /// <summary>
    /// 双检锁
    /// </summary>
    /// <param name="owner"></param>
    /// <returns></returns>
    public static Singleton Get()
    {
        if (instance == null)
        {
            lock (lockobj)
            {
                if (instance == null)
                {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

线程安全单例的完整代码示例：

using System;
using System.Threading;

namespace Singleton
{
    // This Singleton implementation is called "double check lock". It is safe
    // in multithreaded environment and provides lazy initialization for the
    // Singleton object.
    class Singleton
    {
        private Singleton() { }

        private static Singleton _instance;

        // We now have a lock object that will be used to synchronize threads
        // during first access to the Singleton.
        private static readonly object _lock = new object();

        public static Singleton GetInstance(string value)
        {
            // This conditional is needed to prevent threads stumbling over the
            // lock once the instance is ready.
            if (_instance == null)
            {
                // Now, imagine that the program has just been launched. Since
                // there's no Singleton instance yet, multiple threads can
                // simultaneously pass the previous conditional and reach this
                // point almost at the same time. The first of them will acquire
                // lock and will proceed further, while the rest will wait here.
                lock (_lock)
                {
                    // The first thread to acquire the lock, reaches this
                    // conditional, goes inside and creates the Singleton
                    // instance. Once it leaves the lock block, a thread that
                    // might have been waiting for the lock release may then
                    // enter this section. But since the Singleton field is
                    // already initialized, the thread won't create a new
                    // object.
                    if (_instance == null)
                    {
                        _instance = new Singleton();
                        _instance.Value = value;
                    }
                }
            }
            return _instance;
        }

        // We'll use this property to prove that our Singleton really works.
        public string Value { get; set; }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // The client code.
            
            Console.WriteLine(
                "{0}\n{1}\n\n{2}\n",
                "If you see the same value, then singleton was reused (yay!)",
                "If you see different values, then 2 singletons were created (booo!!)",
                "RESULT:"
            );
            
            Thread process1 = new Thread(() =>
            {
                TestSingleton("FOO");
            });
            Thread process2 = new Thread(() =>
            {
                TestSingleton("BAR");
            });
            
            process1.Start();
            process2.Start();
            
            process1.Join();
            process2.Join();
        }
        
        public static void TestSingleton(string value)
        {
            Singleton singleton = Singleton.GetInstance(value);
            Console.WriteLine(singleton.Value);
        } 
    }
}