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Singleton设计模式的C#实现

    以下是调用Counter类的客户程序,在这里我们定义了四个线程同时使用计数器,每个线程使用4次,最后得到的正确结果应该是16:
using System; using System.IO; using System.Threading; namespace csPattern.Singleton.MutileThread { public class MutileClient { public MutileClient() {} public void DoSomeWork() { Counter myCounter = Counter.instance(); //方法一 //Counter_lazy myCounter = Counter_lazy.instance(); //方法二 for (int i = 1; i < 5; i++) { myCounter.Inc(); Console.WriteLine("线程{0}报告: 当前counter为: {1}", Thread.CurrentThread.Name.ToString(), myCounter.GetCounter().ToString()); } } public void ClientMain() { Thread thread0 = Thread.CurrentThread; thread0.Name = "Thread 0"; Thread thread1 =new Thread(new ThreadStart(this.DoSomeWork)); thread1.Name = "Thread 1"; Thread thread2 =new Thread(new ThreadStart(this.DoSomeWork)); thread2.Name = "Thread 2"; Thread thread3 =new Thread(new ThreadStart(this.DoSomeWork)); thread3.Name = "Thread 3"; thread1.Start(); thread2.Start(); thread3.Start(); DoSomeWork(); //线程0也只执行和其他线程相同的工作。 } } }
    以下为Main函数,本程序的测试入口:

using System; namespace csPattern.Singleton { public class RunMain { public RunMain() {} static public void Main(string[] args) { MutileThread.MutileClient myClient = new MutileThread.MutileClient(); myClient.ClientMain(); System.Console.ReadLine(); } } }

    执行结果如下:

    线程Thread 1报告: 当前counter为: 2
    线程Thread 1报告: 当前counter为: 4
    线程Thread 1报告: 当前counter为: 5
    线程Thread 1报告: 当前counter为: 6
    线程Thread 3报告: 当前counter为: 7
    线程Thread 3报告: 当前counter为: 8
    线程Thread 3报告: 当前counter为: 9
    线程Thread 3报告: 当前counter为: 10
    线程Thread 0报告: 当前counter为: 1
    线程Thread 0报告: 当前counter为: 11
    线程Thread 0报告: 当前counter为: 12
    线程Thread 0报告: 当前counter为: 13
    线程Thread 2报告: 当前counter为: 3
    线程Thread 2报告: 当前counter为: 14
    线程Thread 2报告: 当前counter为: 15
    线程Thread 2报告: 当前counter为: 16

    由于系统线程调度的不同,每次的执行结果也不同,但是最终结果一定是16。

    方法一中由于实例一开始就被创建,所以instance()方法无需再去判断是否已经存在唯一的实例,而返回该实例,所以不会出现计数器类多次实例化的问题。

    使用方法二:

using System; using System.Threading; using System.Runtime.CompilerServices; namespace csPattern.Singleton { public class Counter_lazy { static Counter_lazy uniCounter; private int totNum = 0; private Counter_lazy() { Thread.Sleep(100); //假设多线程的时候因某种原因阻塞100毫秒 } [MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)] //方法的同步属性 static public Counter_lazy instance() { if (null == uniCounter) { uniCounter = new Counter_lazy(); } return uniCounter; } public void Inc() { totNum ++;} public int GetCounter() { return totNum;} } }
    不知道大家有没有注意到instance()方法上方的[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)] 语句,他就是同步的要点,他指定了instance()方法同时只能被一个线程使用,这样就避免了线程0调用instance()创建完成实例前线程1就来调用instance()试图获得该实例。

    根据MSDN的提示,也可以使用lock关键字进行线程的加锁,代码如下:
using System; using System.Threading; namespace csPattern.Singleton { public class Counter_lazy { static Counter_lazy uniCounter; static object myObject = new object(); private int totNum = 0; private Counter_lazy() { Thread.Sleep(100); //假设多线程的时候因某种原因阻塞100毫秒 } static public Counter_lazy instance() { lock(myObject) { if (null == uniCounter) { uniCounter = new Counter_lazy(); } return uniCounter; } } public void Inc() { totNum ++;} public int GetCounter() { return totNum;} } }
    lock()是对一个对象加互斥锁,只允许一个线程访问其后大括号中语句块,直到该语句块的代码执行完才解锁,解锁后才允许其他的线程执行其语句块。

    还可以使用Mutex类进行同步,定义private static Mutex mut = new Mutex();后,修改instance()如下,同样可以得到正确的结果:
static public Counter_lazy instance() { mut.WaitOne(); if (null == uniCounter) { uniCounter = new Counter_lazy(); } mut.ReleaseMutex(); return uniCounter; }
    注意的是,本例中使用方法二要更改方法一的客户程序,去掉Counter_lazy.intance()的注释,并将Counter.intance()注释。
    singleton模式还可以拓展,只要稍加修改,就可以限制在某个应用中只能允许m个实例存在,而且为m个实例提供全局透明的访问方法。
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