【C#】インスタンスは一つだけ！～シングルトン（singleton）パターン～

C#でコーディングをしていると、特定のクラスで生成するインスタンスを1つだけにしたい場合がありますよね。たとえば、設定情報やログ機能などをアプリケーション全体で共有したいときなど。どのように実現すればよいのでしょうか？その答えが、デザインパターンの1つであるシングルトンパターンです。

この記事では、初心者でも分かりやすいようにシングルトンパターンについて解説します！具体的な実装例、メリットとデメリット、応用方法までカバーしているので、ぜひ最後までお読みください！

シングルトン（Singleton）パターンとは？
C#でのシングルトンパターン実装方法
シングルトンパターンのメリットとデメリット
シングルトンパターンの活用例
まとめ

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シングルトン（Singleton）パターンとは？

シングルトン（Singleton）パターンは、クラスのインスタンスを1つだけ生成し、それをアプリケーション全体で共有するデザインパターンです。これにより、リソースの効率的な使用とデータの一貫性を保つことができます。

C#でのシングルトンパターン実装方法

C#での基本的なシングルトンパターンの実装例を示します。

実装例1：シンプルなシングルトン

public class Singleton
{
    private static Singleton instance;

    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if (instance == null)
            {
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }

    // コンストラクタを private にして外部からのインスタンス生成を防ぐ
    private Singleton()
    {
        // TODO: initialize
    }

    public void ShowMessage()
    {
        Console.WriteLine("シングルトンインスタンスのメソッドが実行されました！");
    }
}

// 利用例
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Singleton singleton = Singleton.Instance;
        singleton.ShowMessage();
    }
}

ポイント解説：

コンストラクタをprivateにして外部からのインスタンス生成を禁止。（１８行目）
静的プロパティInstanceを通じて唯一のインスタンスを管理。（５行目）
インスタンスが未生成の場合、静的プロパティInstanceで生成。（１１行目）

この基本的な実装では、静的プロパティInstanceを通じて1つのインスタンスを生成・管理します。しかし、この方法はマルチスレッドアプリケーションでは安全ではありません。

実装例2：マルチスレッド環境におけるスレッドセーフなシングルトン

public class Singleton
{
    private static Singleton instance;
    private static readonly object lockObj = new object();

    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            lock (lockObj)
            {
                if (instance == null)
                {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
            return instance;
        }
    }

    private Singleton()
    {
        // TODO: initialize
    }
}

ポイント解説：

メンバーにlockステートメント用のオブジェクトを追加。（４行目）
lockステートメントによりlockスコープ内（lock以下の中かっこ{}内）は１つのスレッドが排他的にアクセスするように制限される。（１０行目）

この方法では、lockステートメントを使用してスレッド間の競合を防いでいます。

実装例3：静的初期化を活用したスレッドセーフな実装（★おすすめ）

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

    public static Singleton Instance => instance;

    private Singleton()
    {
        // TODO: initialize
    }
}

ポイント解説：