[C#]设计模式-单例模式-创建型模式

单例模式用于在整个软件系统当中保持唯一实例,在 C# 当中最能够体现此概念的就是静态类,静态类的生命周期是跟随整个程序,并且在整个程序中仅保有一个实例。不过在这里我们不再详细阐述单例模式与静态类有什么区别,如果有兴趣的话可以查看 这篇博文 和 。这里说一下个人的理解:
  • 单例模式可以用实现接口与继承,而静态类是无法实现的。
  • 单例模式可以方便进行 Mock 测试。
  • 单例对象可以很方便的进行替换。
  • 静态类/静态方法更多的是用于工具类方法,是无状态的。
  • 为了保证我们的对象是全局唯一的,那么我们肯定不能够通过 new 来创建单例对象,所以我们首先要将其构造函数设为私有的,其次我们肯定要有一个 static 字段来保存我们唯一的实例化对象。
    既然不能通过 new 来实例化对象,则需要提供一个全局访问点。下面我们就来看一下具体实现:public class SingletonImplementation { private static SingletonImplementation m_instance; private SingletonImplementation(){} public static SingletonImplementation GetInstance() { if(m_instance == null) m_instance = new SingletonImplementation(); return m_instance; } }实现起来是相当简单的,这里我们将构造函数设置为私有的,然后通过 GetInstance 方法来取得对象的实例。其实这里可以改用一个静态属性来实现,更加方便。
    如果考虑到线程安全的话,就需要加一个 locker 来保证访问不会重复创建对象。因为如果在多线程环境当中调用这个静态类的时候,可能在同一时间都会访问到 m_instance,这个时候 m_instance 都为空的情况下就会连续创建两次实例,这就违背了初衷。最简单的方法就是加锁,让 m_instance 在同一时间只能一个线程访问这个对象。public class SingletonImplementation { private static SingletonImplementation m_instance; private static readony object _locker = new object(); private SingletonImplementation(){} public static SingetonImplementation Instance { get { lock(_locker) { if(m_instance == null) m_instance = new SingetonImplementation(); } return m_instance; } } }不过这样又产生了另外一个问题,如果线程每次访问 Instance 都会对 _locker 加锁后在访问实例是否存在,这样对性能影响十分严重。这里我们可以使用 双重检查锁定模式 来实现。

    双重检查锁定模式(也被称为"双重检查加锁优化","锁暗示"(Lock hint)[1])
    是一种软件设计模式用来减少并发系统中竞争和同步的开销。双重检查锁定模式
    首先验证锁定条件(第一次检查),只有通过锁定条件验证才真正的进行加锁逻辑
    并再次验证条件(第二次检查)。

    也就是说我们首先验证 m_instance 是否为空,如果为空的话再进行加锁执行逻辑,否则的话直接返回已经实例化成功的 m_instance。public class SingetonImplementation { private static SingetonImplementation _instance; private static readonly object _locker = new object(); private SingetonImplementation(){} public static SingetonImplementation Instance { if(_instance == null) { locker(_locker) { if(_instance == null) _instance = new SingetonImplementation(); } } return _instance; } }

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