C#中的static关键字：静态成员与单例模式的实现

在C#中，static 关键字是一个非常重要的概念，它用于声明静态成员，这些成员属于类本身，而不是类的任何特定实例。使用 static 关键字可以定义静态类、静态字段、静态属性、静态方法等。此外，理解静态成员也对于实现如单例模式这样的设计模式至关重要。

静态类

静态类主要用于包含一组不依赖于对象实例的静态方法。静态类不能被实例化，且只能包含静态成员。

public static class MathUtils
{
    public static int Add(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }
}

// 使用
int sum = MathUtils.Add(5, 3);

静态字段

静态字段在类的所有实例之间共享。即，无论创建了多少个类的实例，静态字段都只有一份拷贝。

public class Program
{
    public static int staticField = 0;

    static void Main(string[] args)
    {
        Program p1 = new Program();
        Program p2 = new Program();

        p1.staticField = 5;
        Console.WriteLine(p2.staticField); // 输出 5
    }
}

静态属性

静态属性提供了对静态字段的访问方式，与静态字段相似，它们也在类的所有实例之间共享。

public class Program
{
    private static int _staticProperty = 0;

    public static int StaticProperty
    {
        get { return _staticProperty; }
        set { _staticProperty = value; }
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        Program.StaticProperty = 10;
        Console.WriteLine(Program.StaticProperty); // 输出 10
    }
}

静态方法

静态方法不需要类的实例即可被调用，并且不能访问类的非静态成员（除非通过对象实例）。

public class MathHelper
{
    public static int Multiply(int a, int b)
    {
        return a * b;
    }
}

// 使用
int product = MathHelper.Multiply(4, 5);

单例模式

单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。虽然单例模式不直接使用 static 关键字，但通常会用到静态字段来存储类的唯一实例，并使用静态方法来访问这个实例。

public class Singleton
{
    // 静态字段，存储类的唯一实例
    private static Singleton _instance;

    // 私有构造函数，防止外部实例化
    private Singleton() {}

    // 静态方法，提供全局访问点
    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if (_instance == null)
            {
                _instance = new Singleton();
            }
            return _instance;
        }
    }
}

// 使用
Singleton singleton = Singleton.Instance;