C# 单例模式整理

参考:

• 《Implementing the Singleton Pattern in C#》
• 《CLR via C# (第4版)》

方式1. 非线程安全

 

public class Singleton{    private static Singleton instance = null;    private Singleton() { }    public static Singleton GetInstance()    {        if (instance == null)        {            instance = new Singleton();        }        return instance;    }}

可能有两个线程都执行了 'if (instance==null)'，且得到的结果都是 true，然后两个线程各自创建一个实例。

（有可能在执行 'if (instance==null)' 前，实例就已经创建好了，但是 memory model 不能保证其它线程能及时发现 instance 的值已经改变。（内存栅栏，memory barrier））

 

 

方式2. 简单的线程安全

 

public sealed class Singleton{    private static readonly object s_lock = new object();    private static Singleton instance = null;    private Singleton() { }    public static Singleton GetInstance()    {        lock (s_lock)        {            if (instance == null)            {                instance = new Singleton();            }            return instance;        }    }}

lock 可以消除内存栅栏的影响。

 

在CLR 中，任何锁方法的调用都构成了一个完整的内存栅栏，在栅栏之前写入的任何变量都必须在栅栏之前完成；在栅栏之后的任何变量读取都必须在栅栏之后开始。

缺点：每次获取 instance 都得拿锁，性能会降低。

 

方式3. 用双检锁实现线程安全

 

public class Singleton{    private static object s_lock = new object();    private static Singleton instance = null;    private Singleton() { }    public Singleton GetInstance()    {        if (instance == null)        {            Monitor.Enter(s_lock);            if (instance == null)            {                Singleton temp = new Singleton();                Volatile.Write(ref instance, temp);            }        }        return instance;    }}

> 《Java 双检锁问题》

 

> 为什么用 Volatile.Write 而不是 instance = new Singleton() ?

如果用 instance = new Singleton()，编译器可能先为 Singleton 分配内存，将引用赋给 instance，再调用构造器。这样可能在调用构造器完成之前，另一个线程调用了 GetInstance 并使用这个未构造完成的 Singleton 对象。
Volatile.Write 保证 temp 中的引用只有在构造器结束后才赋给 instance。

 

方式4. 不用锁的线程安全、非延迟创建

public class Singleton{    private static readonly Singleton instance = new Singleton();    private Singleton() { }    public static Singleton GetInstance()    {        return instance;    }}

缺点：首次访问类的任何成员都会调用类型构造器，从而创建实例。

 

 

方式5. 延迟创建

 

public class Singleton{    private Singleton() { }    public static Singleton GetInstance()    {        return Nested.instance;    }    private class Nested    {        internal static readonly Singleton instance = new Singleton();    }}

方式6. 用 Lazy<T>

public class Singleton{    private static Lazy<Singleton> instance        = new Lazy<Singleton>(() => new Singleton(), true);    private Singleton() { }    public Singleton GetInstance()    {        return instance;    }}

 

 

 

小结：

不要炫技！

延迟创建实例确实可以加快类的加载速度，但这只是转移了耗时的阶段。是快速启动更重要，还是后续快速获取实例更重要，这得看具体业务需求。而且实现延迟创建的代码一般都更复杂。

一般我用这种方式：

public class Singleton{    private static Singleton instance = new Singleton();    private Singleton() { }    public static Singleton GetInstance()    {        return instance;    }}

 

如果需要延迟创建就用方式6。