C#基础：单例模式与多线程

一、单例模式

我们先来看看两种创建单例模式的示例代码。

1、饿汉式

 饿汉式创建单例模式是在程序里面直接初始化了一个对象实例：

class Good
{
    /// <summary>
    /// 私有的静态变量，直接初始化
    /// </summary>
    private static Good Instance = new Good();

    /// <summary>
    /// 私有的构造函数
    /// </summary>
    private Good()
    {

    }

    /// <summary>
    /// 获取静态实例的静态方法
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public static Good GetInstance()
    {
        return Instance;
    }
}

2、懒汉式

上面使用饿汉式创建单例模式有一个缺点：如果程序不使用也会创建一个实例，这样也会占用一部分内存。有时候需要真正第一次用到的时候才去创建实例，这时候就需要使用懒汉式创建单例模式。

class Good
{
    /// <summary>
    /// 私有的静态变量
    /// </summary>
    private static Good Instance = null;

    /// <summary>
    /// 私有的构造函数
    /// </summary>
    private Good()
    {

    }

    /// <summary>
    /// 获取静态实例的静态方法
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public static Good GetInstance()
    {
        if(Instance==null)
        {
            Instance = new Good();
        }
        return Instance;
    }
}

二、单例模式和多线程

上面两种创建单例模式的方法，在单线程使用的时候都没有问题，饿汉式创建的单例模式在多线程使用时也没有问题，懒汉式方式创建的单例模式在多线程下就有问题了。那么该如何解决呢？

可以在GetInstance方法上面添加[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]标注，标注为同步方法。也可以使用lock关键字，我们看看一下如何使用lock关键字：

class Good
    {
        /// <summary>
        /// 私有的静态变量
        /// </summary>
        private static Good Instance = null;
        private static object locker = new object();
        /// <summary>
        /// 私有的构造函数
        /// </summary>
        private Good()
        {

        }

        /// <summary>
        /// 获取静态实例的静态方法
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static Good GetInstance()
        {
            // 使用lock
            lock(locker)
            {
                if (Instance == null)
                {
                    Instance = new Good();
                }
                return Instance;
            }
        }
    }

使用了lock关键字在多线程环境下就可以保证单例了。但是这样修改代码还是有问题，其实只有Instance为null的时候的那次加锁才是有意义的，以后的调用，每个线程都要锁定locker，就会造成性能下降。可以使用双重检查（double-check）解决性能问题。我们对上面的代码进行如下的改造；

class Good
{
    /// <summary>
    /// 私有的静态变量
    /// </summary>
    private static Good Instance = null;
    private static object locker = new object();
    /// <summary>
    /// 私有的构造函数
    /// </summary>
    private Good()
    {

    }

    /// <summary>
    /// 获取静态实例的静态方法
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public static Good GetInstance()
    {
        // 先检查Instance变量是否为null
        if(Instance == null)
        {
            // 使用lock
            lock (locker)
            {
                if (Instance == null)
                {
                    Instance = new Good();
                }                   
            }
        }
        return Instance;
    }
}

这样只有第一次初始化的时候才会加锁，以后在访问的时候，Instance变量已经不为null了，就直接返回Instance变量了。