大家好,这是【C#.NET 拾遗补漏】专辑的第 06 篇文章。今天讲讲大家熟悉的单例模式。
单例模式大概是所有设计模式中最简单的一种,如果在面试时被问及熟悉哪些设计模式,你可能第一个答的就是单例模式。
单例模式的实现分为两种:饿汉式和懒汉式。前者是在静态构造函数执行时就立即实例化,后者是在程序执行过程中第一次需要时再实例化。两者有各自适用的场景,实现方式也都很简单,唯一在设计时要考虑的一个问题就是:实例化时需要保证线程安全。
饿汉式实现很简单,在静态构造函数中立即进行实例化:
public class Singleton{ private static readonly Singleton _instance; static Singleton() { _instance = new Singleton(); } public static Singleton Instance { get { return _instance; } }}
注意,为了确保单例性,需要使用 readonly 关键字声明实例不能被修改。
以上写法可简写为:
public class Singleton{ private static readonly Singleton _instance = new Singleton(); public static Singleton Instance { get { return _instance; } }}
这里的 new Singleton()
等同于在静态构造函数中实例化。在 C# 7 中还可以进一步简写如下:
public class Singleton{ public static Singleton Instance { get; } = new Singleton();}
一句代码就搞定了,此写法,实例化也是在默认的静态构造函数中进行的。如果是饿汉式需求,这种实现是最简单的。有人会问这会不会有线程安全问题,如果多个线程同时调用 Singleton.Instance 会不会实例化了多个实例。不会,因为 CLR 确保了所有静态构造函数都是线程安全的。
注意,不能这么写:
public class Singleton{ public static Singleton Instance => new Singleton();}// 等同于:public class Singleton{ public static Singleton Instance { get { return new Singleton(); } }}
这样会导致每次调用都会创建一个新实例。
懒汉式单例实现需要考虑线程安全问题,先来看一段经典的线程安全的单列模式实现代码:
public sealed class Singleton{ private static volatile Singleton _instance; private static readonly object _lockObject = new Object(); public static Singleton Instance { get { if (_instance == null) { lock (_lockObject) { if (_instance == null) { _instance = new Singleton(); } } } return _instance; } }}
网上搜索 C# 单例模式,大部分都是这种使用 lock 来确保线程安全的写法,这是经典标准的单例模式的写法,没问题,很放心。在 lock 里外都做一次 instance 空判断,双保险,足以保证线程安全和单例性。但这种写法似乎太麻烦了,而且容易写错。早在 C# 3.5 的时候,就有了更好的写法,使用 Lazy<T>
。
示例代码:
public class LazySingleton{ private static readonly Lazy<LazySingleton> _instance = new Lazy<LazySingleton>(() => new LazySingleton()); public static LazySingleton Instance { get { return _instance.Value; } }}
调用示例:
public class Program{ public static void Main() { var instance = LazySingleton.Instance; }}
使用 Lazy<T>
可以使对象的实例化延迟到第一次被调用的时候执行,通过访问它的 Value 属性来创建并获取实例,并且读取一个 Lazy<T>
实例的 Value 属性只会执行一次实例化代码,确保了线程安全。
祝,编码愉快!