双重检查模式单例续(DCL的代替方案)

昨天发了一篇 "关于双重检查锁定单例模式"，论证了DCL在java是不可行的，极其原因。

最后我提到C#也一样不能使用DCL。

然后很多朋友指出，C#是支持DCL的。后来我的确在一份文档中看到说 .net2.0以上使用DCL是安全的。这里先对我之前的说法做一个修正。

不过无论如何，这说明DCL并不能在C#所有版本中都工作的很好。但是有一种模式，既能实现DCL的延迟加载的目标，又不需要任何同步，而且还是线程安全的。

这种模式的关键，就在于利用了jvm/CLR运行时 本身的类加载机制。让我们来看看代码

java:

 1 public class Singleton {
 2 
 3     private Singleton(){}
 4     
 5     private static class Nested{
 6         static Singleton instance = new Singleton();
 7     }
 8     
 9     public static Singleton getInstance(){
         return Nested.instance;
     }
 }

 

C#:

 

 1 public class Singleton {
 2 
 3     private Singleton(){}
 4     
 5     private static class Nested{
 6                 //original wrong code:
 7         //static Singleton instance = new Singleton(); 
 8                 //fixed:
 9                 internal static Singleton instance = new Singleton();
     }
     
     public static Singleton GetInstance(){
         return Nested.instance;
     }
 }
 

 

其实这两份代码完全一样 :)

这种模式，通过在单例类内部定义一个静态内部类，由内部类内持有自身的一个实例。

这是由于对于jvm/CLR运行时来说，类信息，包括类中的变量，都是第一次要用到这个类时才会加载，也就是所谓的“按需加载”。

在调用getInstance()方法之前，Nested这个内部类从来没有被用到，所以其中的类变量根本没有被初始化。当第一次调用getInstance()方法时，由于解释器遇到了一个没见过的Nested类，于是就尝试加载，同时初始化该类中的所有静态变量，这样就达到了延迟初始化instance变量的目的。

另外，为何使用内部类，而不是新定义一个 InstanceHolder类呢？因为内部类有两大特点是其他类无法替代的。

 - 它可以为私有。除了Singleton内部，可以保证没有其他任何代码能接触到Nested类。

 - 它可以访问外部类的私有变量和方法。就如前面代码所示，Nested类中依然能够调用外部类私有的构造方法。

这种模式虽然没有同步块，但线程安全性完全不用担心，它依赖于运行时对类加载的处理，由运行时保证了类初始化对于任何线程的可见性与原子性。