C#单例类的实现方法

时间:2021-04-03 人气:0

单例类保证一个类全局仅有一个实例，并提供一个全局访问点，由于只能生成一个实例，因此我们必须把构造函数设为私有函数以禁止他人创建实例。

实现1：懒汉式，线程不安全

该实现没有额外开销，不要求线程安全的情况下可以使用：

public class Singleton1
{
  private static Singleton1 instance = null;
  private Singleton1() { }

  public static Singleton1 Instance
  {
    get
    {
      if (instance == null)
      {
        instance = new Singleton1();
      }
      return instance;
    }
  }
}

实现2：懒汉式，线程安全

由于每次访问单例类实例都会加锁，而加锁是一个非常耗时的操作，故不推荐使用：

public class Singleton2
{
  private readonly static object lockObj = new object();
  private static Singleton2 instance = null;
  private Singleton2() { }

  public static Singleton2 Instance
  {
    get
    {
      lock(lockObj)
      {
        if (instance == null)
        {
          instance = new Singleton2();
        }
      }
      return instance;
    }
  }
}

实现3：饿汉式，线程安全

写法简单，线程安全，但构造时机不是由程序员掌控的：

public class Singleton3
{
  private static Singleton3 instance = new Singleton3();
  private Singleton3() { }
  public static Singleton3 Instance { get { return instance; } }

  public static void Test()
  {
    Console.WriteLine("test");
  }
}

当.NET运行时发现第一次使用Singleton3时会创建单例的实例，而不是在第一次调用Singleton3.Instance属性时创建，如进行以下操作：

Singleton3.Test();

实现4：懒汉式，双重校验锁

在实现2的基础上进行改进，只在第一次创建实例时加锁，提高访问性能：

public class Singleton4
{
  private readonly static object lockObj = new object();
  private static Singleton4 instance = null;
  private Singleton4() { }

  public static Singleton4 Instance
  {
    get
    {
      if (instance == null)
      {
        lock (lockObj)
        {
          if (instance == null)
          {
            instance = new Singleton4();
          }
        }
      }
      return instance;
    }
  }
}

实现5：懒汉式，内部类

在方法3的基础上进行改进，确保只有访问Singleton5.Instance属性时才会构造实例：

public class Singleton5
{
  class Nested 
  {
    internal static readonly Singleton5 instance = new Singleton5();
  }
  private Singleton5() { }
  public static Singleton5 Instance { get { return Nested.instance; } }
}

实现单例基类

通过单例基类，我们可以简单的通过继承创建一个单例类，实现代码复用：

// 由于单例基类不能实例化，故设计为抽象类
public abstract class Singleton<T> where T : class
{
  // 这里采用实现5的方案，实际可采用上述任意一种方案
  class Nested
  {
    // 创建模板类实例，参数2设为true表示支持私有构造函数
    internal static readonly T instance = Activator.CreateInstance(typeof(T), true) as T;
  }
  private static T instance = null;
  public static T Instance { get { return Nested.instance; } }
}

使用方法如下：

class TestSingleton : Singleton<TestSingleton>
{
  // 将构造函数私有化，防止外部通过new创建
  private TestSingleton() { }
}

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