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C#中各版本的单例模式

  • 单例模式特点

  • 应用场景

  • C#版的各种单例模式

    • 饥饿加载

    • 懒加载模式

    • 懒汉模式+简单线程安全

    • 懒汉模式+线程安全(双重验证)

    • 内部类实现单例

  • 结合工厂模式的单例模式

    • 双重验证的线程安全单例

    • 简单的线程安全单例

    • 非线程安全的单例

    • 内部类单例


单例模式特点

  • private的构造方法

  • public的方法获取实例


应用场景

  • 程序生命周期中只有一个对象

  • 需要频繁创建和销毁的对象

  • 创建时耗费资源过多,却又使用频率较高的对象


C#版的各种单例模式

饥饿加载


懒加载模式

C#中各版本的单例模式


懒汉模式+简单线程安全

C#中各版本的单例模式


懒汉模式+线程安全(双重验证)

C#中各版本的单例模式


内部类实现单例

C#中各版本的单例模式

各种版本的性能如下:下图时循环20亿次的耗时

C#中各版本的单例模式

从图中可看出内部类方式效率最高,简单线程安全耗时最高,因为每次在调用Instance时都要使用lock进行加锁,而加锁这个操作是耗费资源的,线程安全模式也是用了lock,但是在lock之前进行了非空验证,效率大大提升。因此推荐使用内部类双重验证的懒加载模式

在多线程程序中,使用volatile关键字来确保线程安全单例模式是真正的安全,多线程同时访问一个变量,CLR(Common Language Runtime 公共语言运行时)为了提高效率,允许每个线程进行本地缓存,这就导致了变量的不一致性,volatile就是为了解决这个问题,不允许进行本地缓存,每个线程对这个变量的读写都是在共享内存中进行,保证变量的一致性 C#中各版本的单例模式


结合工厂模式的单例模式

变量如下

C#中各版本的单例模式


双重验证的线程安全单例

C#中各版本的单例模式


简单的线程安全单例

C#中各版本的单例模式


非线程安全的单例

C#中各版本的单例模式


内部类单例

循环10亿次,耗时如下:

从图中看出简单线程安全的单例耗时最久,也是因为每次调用Instance时,使用了lock进行加锁操作。内部类和线程安全的耗时相差不大,和上面的测试结果类似,推荐使用内部类和线程安全两种方式的单例