Unity中C#单例模式使用总结
一、单例模式优点
- 单例模式核心在于对于某个单例类,在系统中同时只存在唯一一个实例,并且该实例容易被外界所访问;
- 意味着在内存中,只存在一个实例,减少了内存开销;
二、单例模式特点
- 只存在唯一一个实例;
- 提供统一对外访问接口,使得全局可对该单例的唯一实例进行访问;
- 自行实例化(私有构造函数,不允许外界对其进行实例化)。
三、单例模式使用
- 资源管理器,资源对象数据的加载和卸载(无状态不需要实例化的对象);
- 单一客户端连接服务器等;
- 生命周期在游戏中永不消毁的对象。
四、单例模式注意点
- 注意线程安全问题,在多线程、高并发的情况下,可能同时产生多个实例,违背了单例模式。
- Unity中如果过度使用单例模式,将会导致代码耦合度非常高,脚本与脚本之间的耦合,代码的后续拓展变得非常麻烦。一个过分依赖单例模式的开发者不能成为一个好的开发者,也不会去接触到更多优秀的设计模式。个人推荐ECS 实体 - 组件式编程。
- Unity中暂时不需要考虑多线程问题,Unity就只有一个主线程和开启多个辅助协程,不会出现多线程并发问题。
- 控制游戏对象的生成和销毁并不建议使用单例模式,可通过主游戏逻辑InGame进行事件下发,自行管理Update,使用工厂来进行对象的创建和销毁。
五、单例模式常见模式
-
懒汉模式(最常用)
1.1 提供私有构造函数;
1.2 自行实例化;
1.3 提供唯一实例,并且对外提供全局静态访问接口对该实例进行访问;
- 代码如下:
/// <summary> /// 普通模式 /// </summary> public class Singleton { private static Singleton _instance = null; private Singleton() { } public static Singleton GetInstance() { if (_instance == null) { _instance = new Singleton(); } return _instance; } }
-
饿汉模式
2.1 本类内部预先自行实例化出唯一实例;
2.2 对外提供唯一访问接口(静态方法),对预先实例化的唯一实例进行访问;
2.3 私有构造函数;
- 代码如下:
/// <summary> /// 饿汉单例模式 /// </summary> public class Singleton { // 自行预先实例化,内部定义自己唯一实例,只供内部使用 // private readonly static Singleton Instance = new Singleton(); private Singleton() { // Do Something } // 提供外部访问的静态方法,来对内部唯一实例进行访问 // public static Singleton GetInstance() { return Instance; } }
-
双重锁模式(解决线程安全问题)
3.1 保证多线程中只存在唯一实例
-
- 代码如下:
/// <summary> /// 双重锁单例模式 /// </summary> public class Singleton { private static Singleton _instance = null; private static readonly object _syslock = new object(); private Singleton() { } public static Singleton GetInstance() { // 最开始判断不存在的时候,该类从来未被实例化过 // if (_instance == null) { // 锁定状态,继续搜索是否存在该类的实例 // lock (_syslock) { // 如果不存在,在锁定状态下实例化出一个实例 // if (_instance == null) { _instance = new Singleton(); return _instance; } else // 锁定状态下,存在该类实例,直接返回 // { return _instance; } } } // 该实例本身就已经存在了,直接返回 // return _instance; } }
- 代码如下:
-
泛型单例模式
4.1 在一个案例中,我们可能需要使用到不止一个单例模式类,甚至更多。那么此时,使用泛型单例模式模板来实现单例模式,我们可以有两种不同的方法来实现它:
4.2首先我们来看下泛型模板,我们对泛型类进行约束,T只能是一个Class,并且有一个公共无参构造函数,代码如下:
using System; using UnityEngine; public class SingletonProvider<T> where T : class ,new() { private SingletonProvider() { } private static T _instance; // 用于lock块的对象 private static readonly object _synclock = new object(); public static T Instance { get { if (_instance == null) { lock (_synclock) { if (_instance == null) { // 若T class具有私有构造函数,那么则无法使用SingletonProvider<T>来实例化new T(); _instance = new T(); //测试用,如果T类型创建了实例,则输出它的类型名称 Debug.Log("{0}:创建了单例对象" + typeof(T).Name); } } } return _instance; } set { _instance = value; } } }
- 4.2.1 然后我们定义了一个网络连接类 NetIO,使用单例提供类中的泛型T替代为具体的网络连接类进行使用:
- 4.2.2 使用具体类替代泛型,用泛型单例提供类对该具体类达到提供唯一实例的单例实现效果:
- 4.2.3 具体类中定义了字段NetIoCreateTime来存储该类实例化的时间,进行下一步分析该类实例是否是唯一实例,具体类代码如下:
public class NetIO { public static NetIO GetInstance() { return SingletonProvider<NetIO>.Instance; } public NetIO() { this.NetIoCreateTime = DateTime.Now; } public DateTime NetIoCreateTime { get { return _ct; } set { _ct = value; } } private DateTime _ct; }
- 4.2.4 在Unity中Update参数中调用该类,对该类创建时间进行输出
public void Update() { Debug.Log(NetIO.GetInstance().NetIoCreateTime); }
- 4.2.5 测试结果如下:
- 4.2.6 所有创建时间都一致,证明该类提供单例提供类中的泛型替代,达到了单例模式的效果,提供了该类的唯一实例访问
4.3 在一个案例中,我们可能需要使用到不止一个单例模式类,甚至更多。那么此时,使用泛型单例模式模板来实现单例模式,我们可以有两种不同的方法来实现它:
-
- 4.3.1 首先我们来看下泛型模板,我们对泛型类进行约束,T只能是一个Class,并且有一个公共无参构造函数,代码如下:
using System; using UnityEngine; public class SingletonProvider<T> where T : class ,new() { private SingletonProvider() { } private static T _instance; // 用于lock块的对象 private static readonly object _synclock = new object(); public static T Instance { get { if (_instance == null) { lock (_synclock) { if (_instance == null) { // 若T class具有私有构造函数,那么则无法使用SingletonProvider<T>来实例化new T(); _instance = new T(); //测试用,如果T类型创建了实例,则输出它的类型名称 Debug.Log("{0}:创建了单例对象" + typeof(T).Name); } } } return _instance; } set { _instance = value; } } }
- 4.3.2 然后我们定义了一个网络连接类 NetIO,使用单例提供类中的泛型T替代为具体的网络连接类进行使用:
- 使用具体类替代泛型,用泛型单例提供类对该具体类达到提供唯一实例的单例实现效果:
- 具体类中定义了字段NetIoCreateTime来存储该类实例化的时间,进行下一步分析该类实例是否是唯一实例,具体类代码如下:
public class NetIO { public static NetIO GetInstance() { return SingletonProvider<NetIO>.Instance; } public NetIO() { this.NetIoCreateTime = DateTime.Now; } public DateTime NetIoCreateTime { get { return _ct; } set { _ct = value; } } private DateTime _ct; }
- 在Unity中Update参数中调用该类,对该类创建时间进行输出
public void Update() { Debug.Log(NetIO.GetInstance().NetIoCreateTime); }
- 测试结果如下:
- 所有创建时间都一致,证明该类提供单例提供类中的泛型替代,达到了单例模式的效果,提供了该类的唯一实例访问
- 4.3.1 首先我们来看下泛型模板,我们对泛型类进行约束,T只能是一个Class,并且有一个公共无参构造函数,代码如下: