.NET单例模式-------各种写法&&验证

前言

　　　　单例模式对大家来说都不陌生，也很容易搞懂其原理，本篇文章也不提供单例模式的详细原理解析，本篇文章的目的是展示在C#中单例模式的各种实现方案（不完全，只是最通用的方式）以及其特点的验证（是不是真的线程安全，是不是真的延迟初始化？），写单例模式的文章都很多了，各种语言，但是很多地方都只说：本方式支持多线程、支持延迟初始化等，也有很多也提供为什么支持，下面我对所有大家通常使用的几种单例模式方案进行讲解和验证！有哪里不对的地方，希望能得到尊敬的读者们拍砖反馈，觉得好，顺带推荐一下，谢谢。

简单原理解析

　　　　单例模式，目标在于确保一个类仅仅能产生一个实例，并且提供一个全局访问点，获取该实例。

　　　无论哪一种单例模式变种，都离不开制作步骤这个中心。就好像无论哪家鸡爪店，其制作鸡爪方法都大同小异(都要先拿到鸡爪，洗鸡爪，弄熟鸡爪)。我们单例模式其实一样，其中心步骤包括：限制外部new出该对象的实例，内部提供该类型的一个唯一对象，提供一个全局访问点让外界获取到该唯一对象的实例进行操作。

　　　其实就这么简单，下面我要分析4个主要变种单例模式并且分别进行验证。

准备工作

　　　　我先提供一个大概框架给大家，方便用于测试，也可以不下载，继续看下去。测试模板下载

　　　　提供的模板很简单，只有一个类Person，下面给出要点：

　　　　1.构造函数是私有的（避免new出新实例）。

　　　　2.在构造函数里，我写的Console.WriteLine（主要是观察这个类的实例是何时初始化的，初始化了多少次）。

　　　　3.静态方法getName()的作用是：在还没有通过全局访问点获取实例之前，调用这个getName方法，内部的实例会不会被初始化，如果不会，证明延迟初始化了，如果会，证明没有延迟初始化。

　　　　下面先给出一个例子，这个例子是饿汉式单例模式。

public class Person
    {
        /*饿汉式单例(线程安全，不支持延迟初始化)*/
 
        //初始化的时候会有反应，应用于延迟初始化的验证
        private Person() {
            Console.WriteLine("我初始化了");
        }
        private static String name = "Jarvin";
        //内部的唯一实例
        private static Person instance = new Person();
        //全局访问点，用于获取唯一实例
        public static Person getInstance()
        {
            return instance;
        }
 
        //实例方法
        public void Say()
        {
            Console.WriteLine("我是{0}",name);
        }
        /*静态的方法，应用于延迟初始化验证
         * 如果调用该方法之前还没初始，延迟初始化
         * 如果调用该方法之前初始化了，没有延迟初始化
         */
        public static String getName()
        {
            return name;
        }
        
    }

　　　测试的方式，要点：

　　　　1.测试是否延迟初始化：测试方法是先调用Person.getName()，看结果返回name之前有没有被初始化来判断。

　　　　2.测试线程安全：开3个多线程新任务，任务内容是获取唯一实例，并且调用实例方法。

　　下面给出Main方法的代码：

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine(Person.getName());
            Console.WriteLine("下面进入多线程模式");
            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：单例模式秀中中出现的以下代码只是测试需要使用，在正式的使用场景要去掉。

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

单例模式秀

　　 1.饿汉式单例

　　　　　　　　初步判断：不支持延迟初始化，线程安全。

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;
        }

　　　　　　　　验证：

　　　　　　　　分析结果：在静态方法执行之前（Jarvin字符串）先初始化，不支持延迟初始化。然后进入多线程，没有问题。验证通过。

　　 2.懒汉式单例

　　　　　　　　初步判断：支持延迟初始化，线程不安全。

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;
        }

　　　　　　　　验证：

　　　　　　　　分析结果：在调用静态方法之前并没有先初始化，所以支持延迟初始化。进入多线程以后，有出现两次初始化，创建了两个Person类实例，线程不安全。验证通过。

　　 3.内部类式单例

　　　　　　　　初步判断：支持延迟初始化，线程安全

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;
        }

　　　　　　　　验证：

　　　　　　　　　　分析结果：在调用静态方法之前并没有先初始化，所以支持延迟初始化。进入多线程以后，只初始化一次，线程安全。验证通过。

　　 4.双检查式单例

　　　　　　　　初步判断：支持延迟初始化，线程安全

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;
        }

　　　　　　　　验证：

　　　　　　　　　　分析结果：在调用静态方法之前并没有先初始化，所以支持延迟初始化。进入多线程以后，只初始化一次，线程安全。验证通过。

总结

　　　　其实单例模式非常简单，聪明的读者们看到这里应该对大概通过的这四种单例，以及其特性都了解了。见笑啦，下面提供全部测试的源码，有兴趣的可以收藏。

完整Demo下载