【设计模式】单例模式 - 小胖脸

单例模式是一种常用的设计模式，它确保在整个应用程序中只有一个实例被创建，并且提供了全局访问该实例的唯一途径。在多线程环境下使用单例模式时，需要考虑线程安全性，否则可能会出现多个实例被创建的问题。

本文将介绍如何使用 .NET 6 实现单例模式，并考虑到多线程的情况。使用双重检查锁定机制确保只有一个实例被创建，同时保证线程安全性。下面是示例代码： ```csharp public class Singleton { private static Singleton instance = null; private static readonly object objLock = new object();

// 私有构造函数，防止类被实例化
private Singleton() { }

// 获取 Singleton 实例的唯一途径
public static Singleton GetInstance()
{
    if (instance == null) // 第一次检查，减少锁的使用频率
    {
        lock (objLock) // 加锁
        {
            if (instance == null) // 第二次检查，确保只有一个实例被创建
            {
                instance = new Singleton();
            }
        }
    }
    return instance;
}

// 单例的某个公共方法
public void SomeMethod()
{
    Console.WriteLine("Call SomeMethod of Singleton.");
}

}


在上面的示例中，`Singleton`  类有一个私有构造函数，防止类被实例化。`GetInstance`  方法是获取  `Singleton`  实例的唯一途径。在方法中使用了双重检查锁定机制，确保只有一个实例被创建，并加锁以保证线程安全性。在  `SomeMethod`  方法中，可以编写单例的某个公共方法。

如果多个线程尝试同时访问  `GetInstance`  方法，`lock`  语句可以确保同时只有一个线程被允许进入临界区。第一次检查可以减少锁的使用频率，第二次检查可以确保只有一个实例被创建。这种方法既确保了线程安全性，又尽可能地减少了锁的使用频率，提高了性能。

下面是测试代码：

csharp

// 创建两个线程测试单例模式 Thread t1 = new Thread(() => { Singleton singleton = Singleton.GetInstance(); Console.WriteLine(singleton.GetHashCode()); }); Thread t2 = new Thread(() => { Singleton singleton = Singleton.GetInstance(); Console.WriteLine(singleton.GetHashCode()); });

// 启动线程并等待 t1.Start(); t2.Start(); t1.Join(); t2.Join();

在测试代码中，创建了两个线程分别获取 `Singleton` 实例，并输出其哈希码。如果单例模式实现正确，则两个线程输出的哈希码应该是相同的。运行测试代码，可以看到输出：

6417144 6417144 ``` 哈希码相同，单例模式实现正确。

总之，当需要在多个线程中使用单例模式时，应该考虑线程安全性。使用双重检查锁定机制可以确保只有一个实例被创建，并提高性能。通过 lock 语句确保同时只有一个线程被允许进入临界区，保证线程安全性。使用 .NET 6 实现单例模式可以方便地使用此设计模式。