C#中單例模式的示例分析

小編給大家分享一下C#中單例模式的示例分析，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

單例模式的定義：

確保一個類只有一個實例，并提供一個全局訪問點。

首先實例大家應該都明白就是類生成對象的過程簡單的就是String s=new String(),則s就是個實例。

Q:如何只生成一個實例？

A:1）首先必須將構造函數變為私有從而防止其他類實例化，并且只能有一個構造函數。因為系統會默認一個無參構造函數，而且默認public訪問修飾符。 所以必須寫一個私有無參讓默認無效。（通常單例模式都是不帶形參的）

   2）在該類中聲明一個自己本身的靜態實例，然后通過靜態方法返回。

Q:如何提供一個全局訪問點？

A:在類中創建一個公共并且靜態的屬性。（因為靜態方法是類中的一個成員方法,屬于整個類,即不用創建任何對象也可以直接調用。單例模式是不允許其他類實例的。）

代碼：

分為兩種模式：

1.LAZY模式

就是延遲加載， 設計模式是為了避免一些無謂的性能開銷而提出來的，所謂延遲加載就是當在真正需要數據(讀取屬性值)的時候，才真正執行數據加載操作.有效使用它可以大大提高系統性能。

2.餓漢模式

與LAZY模式相反 ，加載時會將自己實例化。起來最容易的單例模式。

分析代碼1：（經典）

// 不要用這種方式
public sealed class Singleton
{
  private static Singleton instance=null;//聲明自己本身的靜態實例
  private Singleton(){}//私有構造
  public static Singleton Instance() //提供全局訪問點
  {
      if (instance==null)//實例不存在則創建
      {
        instance = new Singleton();
      }
      return instance;
  }
}

該代碼僅供理解，單例模式的定義。

 問題：該方法是非線程安全的，當有兩個線程同時進入時，如果instance為null則都會創建實例。實際上，在測試以前，實例就已經有可能被創建了，但是內存模型不能保證這個實例能被其他的線程看到。

下面我們優化改進

分析代碼2：（非安全線程）

public sealed class Singleton
{
  private static Singleton instance = null;
  private static readonly object padlock = new object();//定義一個標識確保線程同步
  Singleton(){}
  public static Singleton Instance()
  {
      lock (padlock)//線程到達時加鎖 運行完之后解鎖 當遇到加鎖線程就會掛起等待解鎖
      {
        if (instance == null)
        {
          instance = new Singleton();
        }
        return instance;
      }
  }
}

以上解決了多線程問題。

問題：性能上來說，鎖變成了每次都必須的當這個實例被響應的時候。此時完全沒必要對線程輔助對象加鎖之后再去判斷，所以上面的實現方式增加了額外的開銷。

下面我們進行優化改進：

 代碼分析3：（雙重鎖定）

public sealed class Singleton
{
  private static Singleton instance = null;
  private static readonly object padlock = new object();
  Singleton(){}
  public static Singleton Instance
  {
    get
    {
      if (instance == null)//外層的if語句塊，這使得每個線程欲獲取實例時不必每次都得加鎖，因為只有實例為空時（即需要創建一個實例），才需加鎖創建
      {
        lock (padlock)
        {
          if (instance == null)
          {
            instance = new Singleton();
          }
        }
      }
      return instance;
    }
  }
}

這種“雙重檢查鎖定”理論上是完美的

問題是：并不能保證它會在單處理器或多處理器計算機上順利運行。（反正就是有問題吧 之后再研讀一下 看看具體是怎么回事）

代碼分析4：（不完全LAZY）

public sealed class Singleton
{
  private static readonly Singleton instance = new Singleton();

  // 顯示的static 構造函數
  //靜態構造函數抑制了beforefieldinit 特性(訪問成員之前就執行靜態函數)
  static Singleton(){}
  private Singleton(){}
  public static Singleton Instance
  {
    get
    {
      return instance;
    }
  }
}

不完全LAZY模式（通過抑制beforefildinit特性并不能起到太大的效果）

 代碼分析5：（完全LAZY）

public sealed class Singleton
{
  private Singleton(){}
  public static Singleton Instance { get { return Nested.instance; }}   
//嵌套類
  private class Nested
  {
    //抑制beforefieldinit特性
    static Nested(){}
    internal static readonly Singleton instance = new Singleton();
  }
}

這里使用了嵌套類(嵌套類型是LAZY加載的，也就是說嵌套類型在使用他時才會初始化）

代碼分析6：（Lazy<T>）

public sealed class Singleton
{
//使用.NET4 Lazy<T>
  private static readonly Lazy<Singleton> lazy =new Lazy<Singleton>(() => new Singleton());
  public static Singleton Instance { get { return lazy.Value; } }
  private Singleton() {}
}

Lazy<T> 對象初始化默認是線程安全的，在多線程環境下，第一個訪問 Lazy<T> 對象的 Value 屬性的線程將初始化 Lazy<T> 對象，以后訪問的線程都將使用第一次初始化的數據。

以上全部是LAZY模式，現在了解下餓漢模式

代碼分析7：

public sealed class Singleton
{
    private static readonly Singleton instance=new Singleton();//直接實例化
    private Singleton(){}
    public static Singleton Instance()
    {
        return instance;
    }
}

在這種模式下，無需自己解決線程安全性問題，CLR會給我們解決。由此可以看到這個類被加載時，會自動實例化這個類，而不用在第一次調用Instance()后才實例化出唯一的單例對象。

為了優化系統當然還是選擇優化模式。LAZY模式最好的應該是使用Lazy<T>簡短安全。

以上是“C#中單例模式的示例分析”這篇文章的所有內容，感謝各位的閱讀！相信大家都有了一定的了解，希望分享的內容對大家有所幫助，如果還想學習更多知識，歡迎關注億速云行業資訊頻道！