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  • 浅谈单例模式

    前言

    什么是单例模式?

    单例模式,属于创建类型的一种常用的软件设计模式。通过单例模式的方法创建的类在当前进程中只有一个实例(根据需要,也有可能一个线程中属于单例,如:仅线程上下文内使用同一个实例)

    上面是百度百科给出的解释。

    大家都知道,面向对象的思想就是我们可以把一个类实例很多次,每次实例出来的都是一个对象,意味着你可以创建很多个基于这个类的对象。

    单例模式,说白了,就是这些对象本质都是同一个,整个程序中,不管在哪里用,使用的都是同一个实例对象。

    如果我们创建了一个China类,我们可以一直new吗?不可以,因为世界上只有一个China,所以我们使用的都是同一个China对象。

    Version 1 - 非线程安全

    最简单的实现方式如上图,创建一个私有的静态对象和私有构造方法,然后在CreateInstance方法里,加一个判断,如果为Null,就重新实例化一下,否则直接返回。

    这种写法从逻辑上是没问题的,但是是否会出现这个if (china == null)判断,同时执行,这样就麻烦了。

    所以这种写法在单线程的程序是没问题的,但是在多线程中,是可能会有问题的。

    我们做个测试,测试代码如下:

     上面的代码,就是创建10个线程,都执行CreatInstance方法,那么最终是输出多少次Console.WriteLine("实例化对象")呢?

    我们测试发现,这个输出结果是不唯一的,有时候会输出5次,有时候会输出2次,但是一般都是超过1次,这个就说明对象被多次实例化了,这就违背了单例模式的原则。

    Version 2 - 简单的线程安全

    既然出现问题,那么我们就需要做一下优化,优化之后的代码如下:

     对比看下,就是加了一个同步锁,这样就可以避免同时执行的情况,并且,我们在lock里加了一个Console.WriteLine("执行判断"),观察这行代码执行多少次。

    从结果来看,实例化对象只执行了一次,说明对象只被创建过一次,满足了我们的需求,达到了预期的效果。

    Version 3 - 双if+lock实现

    上面那种方式已经可以达到预期效果,但是我们注意到一个问题,执行判断这行代码被执行了10次,这显示不符合我们的逻辑,既然已经实例化了,为什么每次还要执行判断呢?是不是多此一举?并且每次请求对象,都会进行lock操作,lock对性能是有一定影响的。

    于是我们继续优化,优化之后的代码如下:

    我们对比代码可以看出,就是又加了一个if (china == null),这种双if+lock的方式,是不是可以解决我们的问题呢?

    我们执行一次,看看结果:

    我们通过结果可以看到只执行了一次判断,也只执行一次实例化对象,但是我们还可以继续优化。

    Version 4 - 静态变量实现

    话不多说,直接上代码:

    利用静态变量去实现单例,非常简单,但同时也是线程安全的,由CLR保证,在程序第一次使用该类之前被调用,而且只调用一次。

    但是这种方式也有缺点,就是实例化过程是在程序初始化时就执行的,而不是在使用时才执行,就是说,不管你用不用,都已经实例化了。

    Version 5 - 完全懒汉式实现

    这种方法与上一种方法类似,只是多加了一个类,来解决上一个版本的缺点。

    Version 6 - 使用Lazy特性

    从.NET 4开始,可以使用Lazytype来实现完全懒汉式,代码也变得更简单,代码如下:

    整体总结

    可能大家看完之后,选择困难症又会犯了吧?

    这里给大家总结一下,除了Version 1,其他几种情况,均可以实现单例模式,一般情况下我们使用Vesion 2和Version 4比较多,虽然Version 2会浪费一定的资源,但是很容易理解,实际应用中,影响不会很大。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/xiketang/p/15493954.html
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