.NET單例模式-------各種寫法&&驗證

 

前言

　　　　單例模式對大家來說都不陌生，也很容易搞懂其原理，本篇文章也不提供單例模式的詳細原理解析，本篇文章的目的是展示在C#中單例模式的各種實現方案（不完全，只是最通用的方式）以及其特點的驗證（是不是真的線程安全，是不是真的延遲初始化？），寫單例模式的文章都很多了，各種語言，但是很多地方都只說：本方式支持多線程、支持延遲初始化等，也有很多也提供為什么支持，下面我對所有大家通常使用的幾種單例模式方案進行講解和驗證！有哪里不對的地方，希望能得到尊敬的讀者們拍磚反饋，覺得好，順帶推薦一下，謝謝。

 

簡單原理解析

　　　　單例模式，目標在於確保一個類僅僅能產生一個實例，並且提供一個全局訪問點，獲取該實例。

　　　無論哪一種單例模式變種，都離不開制作步驟這個中心。就好像無論哪家雞爪店，其制作雞爪方法都大同小異(都要先拿到雞爪，洗雞爪，弄熟雞爪)。我們單例模式其實一樣，其中心步驟包括：限制外部new出該對象的實例，內部提供該類型的一個唯一對象，提供一個全局訪問點讓外界獲取到該唯一對象的實例進行操作。

　　　其實就這么簡單，下面我要分析4個主要變種單例模式並且分別進行驗證。

 

准備工作

　　　　我先提供一個大概框架給大家，方便用於測試，也可以不下載，繼續看下去。   測試模板下載

　　　　提供的模板很簡單，只有一個類Person，下面給出要點：

　　　　1.構造函數是私有的（避免new出新實例）。

　　　　2.在構造函數里，我寫的Console.WriteLine（主要是觀察這個類的實例是何時初始化的，初始化了多少次）。

　　　　3.靜態方法getName()的作用是：在還沒有通過全局訪問點獲取實例之前，調用這個getName方法，內部的實例會不會被初始化，如果不會，證明延遲初始化了，如果會，證明沒有延遲初始化。

　　　　下面先給出一個例子，這個例子是餓漢式單例模式。

public class Person
    {
        /*餓漢式單例(線程安全，不支持延遲初始化)*/
 
        //初始化的時候會有反應，應用於延遲初始化的驗證
        private Person() {
            Console.WriteLine("我初始化了");
        }
        private static String name = "Jarvin";
        //內部的唯一實例
        private static Person instance = new Person();
        //全局訪問點，用於獲取唯一實例
        public static Person getInstance()
        {
            return instance;
        }
 
        //實例方法
        public void Say()
        {
            Console.WriteLine("我是{0}",name);
        }
        /*靜態的方法，應用於延遲初始化驗證
         * 如果調用該方法之前還沒初始，延遲初始化
         * 如果調用該方法之前初始化了，沒有延遲初始化
         */
        public static String getName()
        {
            return name;
        }
        
    }

　　　測試的方式，要點：

　　　　1.測試是否延遲初始化：測試方法是先調用Person.getName()，看結果返回name之前有沒有被初始化來判斷。

　　　　2.測試線程安全：開3個多線程新任務，任務內容是獲取唯一實例，並且調用實例方法。

　　下面給出Main方法的代碼：

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine(Person.getName());
            Console.WriteLine("下面進入多線程模式");
            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                Task.Factory.StartNew(letPersonSay);
            }
            Console.ReadKey();
        }
        private static void letPersonSay()
        {
            Person emperor = Person.getInstance();
            emperor.Say();
        }
    }

 

　　　　　　　　　　　　注意：單例模式秀中中出現的以下代碼只是測試需要使用，在正式的使用場景要去掉。

int i=50000000;
while (i > 0)
{ i--; }

 

單例模式秀

　　 1.餓漢式單例

　　　　　　　　初步判斷：不支持延遲初始化，線程安全。

private Person() {
            Console.WriteLine("我初始化了");
        }
        private static String name = "Jarvin";
        private static Person instance = new Person();
        public static Person getInstance()
        {
            int i = 50000000;
            while (i > 0)
            { i--; }
            return instance;
        }

        public void Say()
        {
            Console.WriteLine("我是{0}",name);
        }
        public static String getName()
        {
            return name;
        }

　　　　　　　　驗證：

　　　　　　　　分析結果：在靜態方法執行之前（Jarvin字符串）先初始化，不支持延遲初始化。然后進入多線程，沒有問題。驗證通過。

 

　　 2.懶漢式單例

　　　　　　　　初步判斷：支持延遲初始化，線程不安全。

private Person() {
            Console.WriteLine("我初始化了");
        }
        private static String name = "Jarvin";
        private static Person instance;
        public static Person getInstance()
        {
            if (instance == null)
            {
                int i=50000000;
                while (i > 0)
                { i--; }
                instance = new Person();
            }
            return instance;
        }

        public void Say()
        {
            Console.WriteLine("我是{0}",name);
        }
        public static String getName()
        {
            return name;
        }

　　　　　　　　驗證：

　　　　　　　　分析結果：在調用靜態方法之前並沒有先初始化，所以支持延遲初始化。進入多線程以后，有出現兩次初始化，創建了兩個Person類實例，線程不安全。驗證通過。

 

　　 3.內部類式單例

　　　　　　　　初步判斷：支持延遲初始化，線程安全

private Person()
        {
            Console.WriteLine("我初始化了");
        }
        public static Person getInstance()
        {
            return SingleHelper.GetEmperor();
        }
        private class SingleHelper
        {
            private static Person emperor = new Person();
            public static Person GetEmperor()
            {
                int i = 50000000;
                while (i > 0)
                { i--; }
                return emperor;
            }
        }
        private static string name = "Jarvin";

        public void Say()
        {
            Console.WriteLine("我是{0}", name);
        }
        public static String getName()
        {
            return name;
        }

　　　　　　　　驗證：

　　　　　　　　　　  分析結果：在調用靜態方法之前並沒有先初始化，所以支持延遲初始化。進入多線程以后，只初始化一次，線程安全。驗證通過。

 

　　 4.雙檢查式單例

　　　　　　　　初步判斷：支持延遲初始化，線程安全

private Person()
        {
            Console.WriteLine("我初始化了");
        }
        public static object Flag = new object();
        public static Person me;
        public static Person getInstance()
        {
            if (me == null)
            {
                lock (Flag)
                {
                    if (me == null)
                    {
                        int i = 50000000;
                        while (i > 0)
                        { i--; }
                        me = new Person();
                    }
                }
            }
            return me;
        }
        private static string name = "Jarvin";

        public void Say()
        {
            Console.WriteLine("我是{0}", name);
        }
        public static String getName()
        {
            return name;
        }

 

　　　　　　　　驗證：

　　　　　　　　　　  分析結果：在調用靜態方法之前並沒有先初始化，所以支持延遲初始化。進入多線程以后，只初始化一次，線程安全。驗證通過。

 總結

　　　　其實單例模式非常簡單，聰明的讀者們看到這里應該對大概通過的這四種單例，以及其特性都了解了。見笑啦，下面提供全部測試的源碼，有興趣的可以收藏。

                                   完整Demo下載