C#基礎：單例模式與多線程

一、單例模式

我們先來看看兩種創建單例模式的示例代碼。

1、餓漢式

 餓漢式創建單例模式是在程序里面直接初始化了一個對象實例：

class Good
{
    /// <summary>
    /// 私有的靜態變量，直接初始化
    /// </summary>
    private static Good Instance = new Good();

    /// <summary>
    /// 私有的構造函數
    /// </summary>
    private Good()
    {

    }

    /// <summary>
    /// 獲取靜態實例的靜態方法
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public static Good GetInstance()
    {
        return Instance;
    }
}

2、懶漢式

上面使用餓漢式創建單例模式有一個缺點：如果程序不使用也會創建一個實例，這樣也會占用一部分內存。有時候需要真正第一次用到的時候才去創建實例，這時候就需要使用懶漢式創建單例模式。

class Good
{
    /// <summary>
    /// 私有的靜態變量
    /// </summary>
    private static Good Instance = null;

    /// <summary>
    /// 私有的構造函數
    /// </summary>
    private Good()
    {

    }

    /// <summary>
    /// 獲取靜態實例的靜態方法
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public static Good GetInstance()
    {
        if(Instance==null)
        {
            Instance = new Good();
        }
        return Instance;
    }
}

二、單例模式和多線程

上面兩種創建單例模式的方法，在單線程使用的時候都沒有問題，餓漢式創建的單例模式在多線程使用時也沒有問題，懶漢式方式創建的單例模式在多線程下就有問題了。那么該如何解決呢？

可以在GetInstance方法上面添加[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]標注，標注為同步方法。也可以使用lock關鍵字，我們看看一下如何使用lock關鍵字：

class Good
    {
        /// <summary>
        /// 私有的靜態變量
        /// </summary>
        private static Good Instance = null;
        private static object locker = new object();
        /// <summary>
        /// 私有的構造函數
        /// </summary>
        private Good()
        {

        }

        /// <summary>
        /// 獲取靜態實例的靜態方法
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static Good GetInstance()
        {
            // 使用lock
            lock(locker)
            {
                if (Instance == null)
                {
                    Instance = new Good();
                }
                return Instance;
            }
        }
    }

使用了lock關鍵字在多線程環境下就可以保證單例了。但是這樣修改代碼還是有問題，其實只有Instance為null的時候的那次加鎖才是有意義的，以后的調用，每個線程都要鎖定locker，就會造成性能下降。可以使用雙重檢查（double-check）解決性能問題。我們對上面的代碼進行如下的改造；

class Good
{
    /// <summary>
    /// 私有的靜態變量
    /// </summary>
    private static Good Instance = null;
    private static object locker = new object();
    /// <summary>
    /// 私有的構造函數
    /// </summary>
    private Good()
    {

    }

    /// <summary>
    /// 獲取靜態實例的靜態方法
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public static Good GetInstance()
    {
        // 先檢查Instance變量是否為null
        if(Instance == null)
        {
            // 使用lock
            lock (locker)
            {
                if (Instance == null)
                {
                    Instance = new Good();
                }                   
            }
        }
        return Instance;
    }
}

這樣只有第一次初始化的時候才會加鎖，以后在訪問的時候，Instance變量已經不為null了，就直接返回Instance變量了。