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C#中實(shí)現(xiàn)線程安全單例模式的多種方法

更新時(shí)間：2025年01月26日 10:52:39 作者：AitTech

在C#中實(shí)現(xiàn)線程安全的單例模式通常涉及確保類的實(shí)例在多線程環(huán)境中只被創(chuàng)建一次,并且這個(gè)實(shí)例在應(yīng)用程序的生命周期內(nèi)是唯一的,以下是幾種常見的方法來實(shí)現(xiàn)線程安全的單例模式,需要的朋友可以參考下

引言

在C#中實(shí)現(xiàn)線程安全的單例模式通常涉及確保類的實(shí)例在多線程環(huán)境中只被創(chuàng)建一次，并且這個(gè)實(shí)例在應(yīng)用程序的生命周期內(nèi)是唯一的。以下是幾種常見的方法來實(shí)現(xiàn)線程安全的單例模式：

1. 使用lock關(guān)鍵字

這是最簡單和直接的方法之一。通過在創(chuàng)建實(shí)例時(shí)鎖定一個(gè)對象，確保只有一個(gè)線程可以創(chuàng)建實(shí)例。

public class Singleton
{
    private static Singleton _instance;
    private static readonly object _lock = new object();

    // 私有構(gòu)造函數(shù)，防止外部實(shí)例化
    private Singleton()
    {
    }

    // 公共靜態(tài)方法，返回實(shí)例
    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if (_instance == null)
            {
                lock (_lock)
                {
                    if (_instance == null)
                    {
                        _instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return _instance;
        }
    }
}

2. 使用Lazy<T>類（C# 4.0及以上）

Lazy<T>類提供了一種線程安全的方式來延遲對象的實(shí)例化，直到第一次訪問它。

public class Singleton
{
    // 使用Lazy<T>來創(chuàng)建線程安全的單例
    private static readonly Lazy<Singleton> _lazyInstance = new Lazy<Singleton>(() => new Singleton(), LazyThreadSafetyMode.ExecutionAndPublication);

    // 私有構(gòu)造函數(shù)，防止外部實(shí)例化
    private Singleton()
    {
    }

    // 公共靜態(tài)屬性，返回實(shí)例
    public static Singleton Instance => _lazyInstance.Value;
}

3. 使用靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)（線程安全由C#運(yùn)行時(shí)保證）

靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)在類第一次被引用時(shí)調(diào)用，并且C#運(yùn)行時(shí)保證了靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)的線程安全性。

public class Singleton
{
    // 靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)
    static Singleton()
    {
    }

    private static Singleton _instance = new Singleton();

    // 私有構(gòu)造函數(shù)，防止外部實(shí)例化
    private Singleton()
    {
    }

    // 公共靜態(tài)屬性，返回實(shí)例
    public static Singleton Instance => _instance;
}

4. 使用volatile關(guān)鍵字和雙重檢查鎖定（Double-Checked Locking）

這種方法結(jié)合了volatile關(guān)鍵字和雙重檢查鎖定，以減少鎖的使用并提高性能。

public class Singleton
{
    private static volatile Singleton _instance;
    private static readonly object _lock = new object();

    // 私有構(gòu)造函數(shù)，防止外部實(shí)例化
    private Singleton()
    {
    }

    // 公共靜態(tài)方法，返回實(shí)例
    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if (_instance == null)
            {
                lock (_lock)
                {
                    if (_instance == null)
                    {
                        _instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return _instance;
        }
    }
}

注意：雖然這種方法在C#中通常不是必需的（因?yàn)镃#的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)和字段初始化已經(jīng)是線程安全的），但它在某些其他編程語言中（如Java）是常見的模式。