单例工厂存储的瞬态实例是否会表现为单例？该实现是否合理？

我正在研读现有代码以理解依赖注入（DI）生命周期，现有代码中，注册为单例的PipelineFactory类会从字典中返回对应实例（若已存在），否则创建新的瞬态IPipeline实例并存入字典后返回。请问：

1. 存储在该工厂内的这些瞬态实例是否会表现得像单例？
2. 这种编码实现方式是否为良好的开发实践？

相关代码 #

Program.cs

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services
    .AddHostedService<Consumer>()
    .AddSingleton<IPipelineFactory, PipelineFactory>()
    .AddTransient<IPipeline, Pipeline>();

var app = builder.Build();

app.MapGet("/", (IPipelineFactory pipelineFactory) =>
{
    return $"Total pipelines: {pipelineFactory.GetPipelineCount()}";
});


app.Run();

PipelineFactory实现

public class PipelineFactory : IPipelineFactory
{
    private readonly Dictionary<int, IPipeline> _pipelines = new();
    private readonly IServiceProvider _serviceProvider;

    public PipelineFactory(IServiceProvider serviceProvider)
    {
        _serviceProvider = serviceProvider;
    }

    public IPipeline GetPipeline(int pipelineId)
    {
        if (!_pipelines.ContainsKey(pipelineId))
        {
            using var scope = _serviceProvider.CreateScope();
            _pipelines.Add(pipelineId, scope.ServiceProvider.GetRequiredService<IPipeline>());                                
        }

        return _pipelines[pipelineId];
    }

    public int GetPipelineCount()
    {
        return _pipelines.Count;
    }
}

1. 存储的瞬态实例是否表现得像单例？ #

是，这些IPipeline实例会完全表现出单例的行为：

• 由于PipelineFactory是单例注册，它内部的_pipelines字典会在整个应用生命周期内持续存在。
• 针对同一个pipelineId，第一次调用会创建IPipeline实例并存入字典，后续所有请求都会返回同一个实例，不会重新创建。
• 哪怕IPipeline本身注册为瞬态，一旦被存入单例工厂的字典，就不会被GC回收（除非手动从字典移除），生命周期和单例完全一致。

2. 这种实现是否为良好的开发实践？ #

这种实现存在明显缺陷，不属于良好的开发实践，核心问题包括：

• 内存泄漏风险：字典会永久持有所有创建过的IPipeline实例，直到应用关闭。如果pipelineId数量较多，会持续占用内存，无法被回收。
• DI生命周期混乱：手动从容器获取实例并持有，绕过了DI容器的生命周期管理机制。如果IPipeline依赖了scoped类型的服务，会导致这些依赖服务无法被正确释放，引发资源泄漏或状态错误。
• 线程安全隐患：Dictionary<TKey,TValue>不是线程安全集合，当多个并发请求同时调用GetPipeline创建新实例时，可能出现键重复添加、字典结构损坏等问题。
• 可测试性差：工厂直接依赖IServiceProvider属于服务定位器模式，会增加单元测试的复杂度，无法方便地替换或模拟依赖。

优化建议 #

• 如果确实需要按pipelineId复用实例，可以考虑使用按键注册的单例，或者实现带过期机制的缓存逻辑。
• 若不需要长期复用，应每次获取时创建新的瞬态实例，避免在单例容器中持有实例引用。
• 必须保证线程安全的话，改用ConcurrentDictionary<int, IPipeline>替代普通Dictionary。
• 避免直接依赖IServiceProvider，通过构造函数注入Func<IPipeline>来创建瞬态实例，保持DI的清晰性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user1890098