C#单例模式与多线程用法介绍

单例模式是C#编程中最常用的面向对象设计模式之一，在多线程环境下实现单例模式要注意线程安全问题。本文将从以下几个方面进行介绍：

• 单例模式的概念及说明
• 单例模式的实现方式
• 多线程环境下的单例模式实现
• 示例代码介绍

单例模式概述

单例模式是指一个类只能被实例化一次，通过提供全局唯一的访问点，来确保该类的对象只有一个。单例模式在多线程环境下应用很广泛，因为多线程环境下创建多个实例可能会影响程序的稳定性和性能。

单例模式实现方式

在C#中实现单例模式有多种方式，这里介绍较为常用的两种实现方式。

方式一：饿汉模式

饿汉模式指的是在程序启动的时候就创建对象。这样做的好处是保证了对象的唯一性和线程安全，但也有一个缺点，就是如果对象很大或者创建起来很耗时，会导致程序启动时间变长。

示例代码如下：

public class Singleton  
{  
    private static Singleton instance = new Singleton();  
    private Singleton(){}  
    public static Singleton GetInstance()  
    {  
        return instance;  
    }  
} 

方式二：懒汉模式

懒汉模式指的是在第一次访问的时候才创建对象。这种方式看起来更加灵活，但也有一个问题，就是在多线程环境下可能会导致创建多个实例的情况。为了避免这种情况，我们可以通过加锁或使用静态构造函数实现线程安全。

示例代码如下：

public class Singleton  
{  
    private static Singleton instance = null;  
    private static readonly object obj = new object();  
    private Singleton(){}  
    public static Singleton GetInstance()  
    {  
        if(instance == null)  
        {  
            lock(obj)  
            {  
                if(instance == null)  
                {  
                    instance = new Singleton();  
                }  
            }  
        }  
        return instance;  
    }  
} 

多线程环境下的单例模式实现

多线程环境下实现单例模式需要注意线程安全问题。常见的做法有使用静态构造函数或者加锁，这里以使用静态构造函数为例进行介绍。

示例代码如下：

public class Singleton  
{  
    private static Singleton instance = null;  
    private static readonly object obj = new object();  
    private Singleton(){}  
    static Singleton()  
    {  
        instance = new Singleton();  
    }  
    public static Singleton GetInstance()  
    {  
        return instance;  
    }  
} 

在上面的示例代码中，使用了静态构造函数来保证线程安全。因为在类第一次被使用时，CLR会自动调用静态构造函数，只有一个线程会执行这个构造函数。

示例代码介绍

下面通过两个示例代码来说明单例模式的应用场景和使用方法。

示例一：Windows窗口

我们知道，在Windows操作系统中，每个窗口都有一个句柄，用于标识这个窗口。为了避免同一个窗口有多个句柄，Windows采用了单例模式来管理窗口的句柄。

示例代码如下：

public class Window  
{  
    private static readonly object obj = new object();  
    private static Window instance = null;  
    private int handle;  
    private Window()  
    {  
        handle = GetWindowHandle();  
    }  
    public static Window GetInstance()  
    {  
        lock(obj)  
        {  
            if(instance == null)  
            {  
                instance = new Window();  
            }  
        }  
        return instance;  
    }  
    private int GetWindowHandle()  
    {  
        // 获取窗口句柄的代码  
        return handle;  
    }  
}  

示例二：日志记录器

在程序开发过程中，我们通常需要记录一些日志信息。为了确保日志信息写入的一致性，我们可以使用单例模式来实现日志记录器。

示例代码如下：

public class Logger  
{  
    private static Logger instance = null;  
    private static readonly object obj = new object();  
    private StreamWriter writer = null;  
    private Logger()  
    {  
        string fileName ="log.txt";  
        writer = File.CreateText(fileName);  
    }  
    public static Logger GetInstance()  
    {  
        if(instance == null)  
        {  
            lock(obj)  
            {  
                if(instance == null)  
                {  
                    instance = new Logger();  
                }  
            }  
        }  
        return instance;  
    }  
    public void WriteLog(string message)  
    {  
        writer.WriteLine("{0} - {1}", DateTime.Now.ToString(), message);  
        writer.Flush();  
    }  
} 

以上就是C#单例模式与多线程用法介绍的完整攻略。希望本文能对大家学习和使用单例模式有所帮助。