定义
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(设计模式其实就是帮助我们解决实际开发过程中的方法, 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),下面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。为了帮助大家更好地理解单例模式,大家可以结合下面的类图来进行理解,以及后面也会剖析单例模式的实现思路:
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; } }
最简单的模式代码如下:
public sealed class Singleton { static readonly Singleton instance = new Singleton(); static Singleton() { } Singleton() { } public static Singleton Instance { get { return instance; } } }
泛型的单例模式代码如下:
namespace ConsoleApp { class Singleton<T> where T : class, new() { private static T _instance; private static readonly object syslock = new object(); public static T Instance { get { if (_instance == null) { lock (syslock) { if (_instance == null) { _instance = new T(); } } } return _instance; } } } }
using System; namespace ConsoleApp { class MyClass: Singleton<MyClass> { public void Fun() { Console.WriteLine("Call MyClass.Fun()"); } } }
namespace ConsoleApp { class Program { static void Main(string[] args) { MyClass.Instance.Fun(); } } }