多线程Singleton单件模式

Singleton模式是最简单的模式，比较汗颜的是自己一直以来使用的是单线程的Singleton模式，最近在听了李建忠老师的模式讲座录像后，才发现自己一直没注意到这点。这个录像讲座在后面给出了链接地址： C#面向对象设计模式纵横谈(2)：Singleton 单件(创建型模式)

下面内容整理自李建忠老师的讲课内容：

单线程的Singleton模式

    public class Singleton
    {
        private static Singleton instance;

        private Singleton() { }

        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                if (instance == null)
                    instance = new Singleton();
                return instance;
            }
        }
    }

要点：

• Singleton模式中的实例构造器可以设置为protected以允许子类派生。
• Singleton模式一般不要支持ICloneable接口，因为这可能会导致多个对象实例，与Singleton模式的初衷违背。
• Singleton模式一般不要支持序列化，因为这也有可能导致多个对象实例，同样跟Singleton模式的初衷违背。
• Singleton模式只考虑到了对象创建的管理，并没有考虑对象销毁的管理。就支持垃圾回收的平台和对象的开销来讲，我们一般没必要对其销毁进行特殊的管理。
• 上述代码不支持多线程环境，上述代码在多线程下，仍然有可能得到Singleton类的多个实例。

多线程的Singleton模式

    public class Singleton
    {
        private static volatile Singleton instance = null;

        private static object lockHelper = new object();

        private Singleton() { }

        public static Singleton Instance
        {
            get
            {
                if (instance == null)
                {
                    lock (lockHelper)
                    {
                        if (instance == null)
                        {
                            instance = new Singleton();
                        }
                    }
                }
                return instance;
            }
        }
    }

代码说明：

• volatile C#关键字作用，简单来说，编译器编译我们的代码时候，会对代码作一些优化，进而对代码进行了微调，使用volatile关键字就可以避免这个微调。继而严格意义上保证不会产生多线程。更详细的关于volatile 的说明，请看参考资料。
• 双检查加锁模式。在lock之外和之内，我们做了instance是否为空的检查。这叫双检查。因为同步控制的时间太长了。双检查能够最高效地实现多线程安全的访问。

使用.net特有的支持多线程的单件模式代码

    public sealed class Singleton
    {
        public static readonly Singleton Instance = new Singleton();
        private Singleton() { }
    }

代码说明：

• sealed 修饰符表示该类是密封类，不能被继承。你可以按需修改。
• 这里readonly关键字只是不希望客户程序将Instance字段设置为null等不合理的值。
• *** static *** = new Singleton(); 是使用了内联初始化技术，这部分初始化其实是在static Singleton()中执行的。即上面的代码相当于：

      public sealed class Singleton
      {
          public static readonly Singleton Instance;
          static Singleton()
          {
              Instance = new Singleton();
          }
          private Singleton() { }
      }

• 上述代码在编译时，会使用一个名为beforefieldinit元数据标志。此标志使得运行库能够在任何时候执行类型构造函数方法，只要该方法在第一次访问该类型的静态字段之前执行即可。换句话说，beforefieldinit 为运行库提供了一个执行主动优化的许可。如果没有 beforefieldinit，运行库就必须在某个精确时间运行类型构造函数，即，恰好在第一次访问该类型的静态或实例字段和方法之前。
• 静态构造器自身就可以保证，多线程情况下，系统就可以保证只有一个执行。

缺点：

• 不支持参数化单件构造器。即静态构造器不支持参数，就导致我们无法利用静态构造器实现传参数的单件。

 

参考资料：

讲讲volatile的作用
http://blog.21ic.com/user1/2949/archives/2007/35599.html

Implementing the Singleton Pattern in C#
http://www.yoda.arachsys.com/csharp/singleton.html

初始化内联引用类型静态字段
http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ms182275.aspx

通过七个关键编程技巧得益于静态内容
http://www.microsoft.com/china/MSDN/library/enterprisedevelopment/softwaredev/us0501StaticsinNET.mspx?mfr=true

模式设计c#－－创建型－－Singleton
http://www.cppblog.com/mzty/archive/2006/01/03/2384.html