单例模式
单例模式的介绍
说到单例模式,大家第一反应什么是单例模式? 从单例字面上理解为:一个类只有一个实例,所以单例模式也就是保证一个类只有一个实例的一种实现方法罢了
(设计模式实际就是帮我们解决实际开发的方法,该方法是为了降低对象之间的耦合度,然而解决方法有很多种,所以前人就总结了一些常用的解决方法为书籍,从而把这本书就称为设计模式)
给出单例模式的一个官方定义:确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点
下面看看具体的实现方式:
/// <summary> /// 单例模式的实现 /// </summary> public class Singleton { // 定义一个静态变量来保存类的实例 private static Singleton uniqueInstance; // 定义私有构造函数,使外界不能创建该类实例 private Singleton() { } /// <summary> /// 定义公有方法提供一个全局访问点,同时你也可以定义公有属性来提供全局访问点 /// </summary> /// <returns></returns> public static Singleton GetInstance() { // 如果类的实例不存在则创建,否则直接返回 if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new Singleton(); } return uniqueInstance; } }
上面的实现方式不是很完美,多线程的情况下会得到多个Singleton实例,因为在两个线程同时运行GetInstance方法时,此时两个线程判断(uniqueInstance ==null)这个条件时都返回真,此时两个线程就都会创建Singleton的实例
,这样就违背了我们单例模式初衷了,既然上面的实现会运行多个线程执行,那我们对于多线程的解决方案自然就是使GetInstance方法在同一时间只运行一个线程运行就好了,也就是我们线程同步的问题了,具体的解决多线程的代码如下:
/// <summary> /// 单例模式的实现 /// </summary> public class Singleton { // 定义一个静态变量来保存类的实例 private static Singleton uniqueInstance; // 定义一个标识确保线程同步 private static readonly object locker = new object(); // 定义私有构造函数,使外界不能创建该类实例 private Singleton() { } /// <summary> /// 定义公有方法提供一个全局访问点,同时你也可以定义公有属性来提供全局访问点 /// </summary> /// <returns></returns> public static Singleton GetInstance() { // 当第一个线程运行到这里时,此时会对locker对象 "加锁", // 当第二个线程运行该方法时,首先检测到locker对象为"加锁"状态,该线程就会挂起等待第一个线程解锁 // lock语句运行完之后(即线程运行完之后)会对该对象"解锁" lock (locker) { // 如果类的实例不存在则创建,否则直接返回 if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new Singleton(); } } return uniqueInstance; } }
上面这种解决方案确实可以解决多线程的问题,但是上面代码对于每个线程都会对线程辅助对象locker加锁之后再判断实例是否存在,对于这个操作完全没有必要的,因为当第一个线程创建了该类的实例之后,后面的线程此时只需要直接判断(uniqueInstance==null)为假,此时完全没必要对线程辅助对象加锁之后再去判断,
所以上面的实现方式增加了额外的开销,损失了性能,为了改进上面实现方式的缺陷,我们只需要在lock语句前面加一句(uniqueInstance==null)的判断就可以避免锁所增加的额外开销,这种实现方式我们就叫它 “双重锁定”,下面具体看看实现代码的:
/// <summary> /// 单例模式的实现 /// </summary> public class Singleton { // 定义一个静态变量来保存类的实例 private static Singleton uniqueInstance; // 定义一个标识确保线程同步 private static readonly object locker = new object(); // 定义私有构造函数,使外界不能创建该类实例 private Singleton() { } /// <summary> /// 定义公有方法提供一个全局访问点,同时你也可以定义公有属性来提供全局访问点 /// </summary> /// <returns></returns> public static Singleton GetInstance() { // 当第一个线程运行到这里时,此时会对locker对象 "加锁", // 当第二个线程运行该方法时,首先检测到locker对象为"加锁"状态,该线程就会挂起等待第一个线程解锁 // lock语句运行完之后(即线程运行完之后)会对该对象"解锁" // 双重锁定只需要一句判断就可以了 if (uniqueInstance == null) { lock (locker) { // 如果类的实例不存在则创建,否则直接返回 if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new Singleton(); } } } return uniqueInstance; } }