2.单例模式

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发布时间 : 2024-04-14 23:12

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2.创建型模式-单例模式

2.1 基础知识

学习难度：1

使用频率：4

总分：9

定义

单例模式（Singleton）保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

说人话

让这个类在整个程序中只有一个对象存在。

结构图

实现步骤

单例类
私有构造函数
静态变量 instance
静态方法 GetInstance 或只读属性 Instance 返回 instance
选择实现单例的模式
客户端使用 GetInstance 方法得到唯一对象
想实现单例的类继承泛型单例类，将自身当做泛型传入

说明

实现单例的模式主要包括：饿汉模式、懒汉模式、双重锁模式。
其他如枚举模式、Holder 模式、静态函数初始化模式等不太常用，故不作讲解。Lazy<T> 模式倒是可以看看，性能比双重锁好一些，且不用自己手动实现。

2.2 模版代码

饿汉模式

类加载时就创建，线程安全，可能造成资源浪费。

public class EagerSingleton
{
    private static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();

    private EagerSingleton()
    {
    }

    public static EagerSingleton GetInstance()
    {
        return instance;
    }
}

懒汉模式

类使用时才创建，线程不安全，不会造成资源浪费。

public class LazySingleton
{
    private static LazySingleton instance;

    private LazySingleton()
    {
    }

    public static LazySingleton GetInstance()
    {
        if (instance == null)
        {
            instance = new LazySingleton();
        }

        return instance;
    }
}

双重锁模式

类使用时才创建，线程安全，不会造成资源浪费。

public class DoubleCheckedLockingSingleton
{
    private static DoubleCheckedLockingSingleton instance;
    private static readonly object lockObject = new object();

    private DoubleCheckedLockingSingleton()
    {
    }

    public static DoubleCheckedLockingSingleton GetInstance()
    {
        // 第一次检查，如果实例已经创建，则直接返回
        if (instance == null)
        {
            lock (lockObject) // 使用锁来确保只有一个线程进入临界区
            {
                // 第二次检查，因为多个线程可以同时通过第一次检查
                if (instance == null)
                {
                    instance = new DoubleCheckedLockingSingleton();
                }
            }
        }

        return instance;
    }
}

2.3 CSharp实践

实践需求

实现饿汉模式懒汉模式双重锁模式泛型单例让要实现单例的类通过继承泛型单例类时传入自身来实现单例

饿汉模式

注意泛型单例构造函数要是保护的否则子类继承时编译报错

public class EagerSingleton<T> where T : new()
{
    private static T instance = new T();

    protected EagerSingleton()
    {
    }

    public static T GetInstance()
    {
        return instance;
    }
}

双重锁模式

注意泛型单例构造函数要是保护的否则子类继承时编译报错

public class LazySingleton<T> where T : new()
{
    private static T instance;

    protected LazySingleton()
    {
    }

    public static T GetInstance()
    {
        if (instance == null)
        {
            instance = new T();
        }

        return instance;
    }
}

双重锁模式

注意泛型单例构造函数要是保护的否则子类继承时编译报错

public class DoubleCheckedLockingSingleton<T> where T : new()
{
    private static T instance;
    private static readonly object lockObject = new object();

    protected DoubleCheckedLockingSingleton()
    {
    }

    public static T GetInstance()
    {
        // 第一次检查，如果实例已经创建，则直接返回
        if (instance == null)
        {
            lock (lockObject) // 使用锁来确保只有一个线程进入临界区
            {
                // 第二次检查，因为多个线程可以同时通过第一次检查
                if (instance == null)
                {
                    instance = new T();
                }
            }
        }

        return instance;
    }
}

2.4 Unity实践

实践需求

实现继承Monobehavior的泛型单例类

MonoBehavior模式

继承MonoBehaviour类不会写构造函数核心思想是假如没有单例就全局找找不到创建对象添加脚本 Awake时检测

using UnityEngine;

public class MonoBehaviorSingleton<T> : MonoBehaviour where T : MonoBehaviour
{
    private static T instance;

    public static T GetInstance()
    {
        if (instance == null)
        {
            // 如果实例为空，则尝试在场景中查找具有类型 T 的对象
            instance = FindObjectOfType<T>();

            if (instance == null)
            {
                // 如果在场景中找不到该类型的对象，则创建一个新的游戏对象并将其作为单例
                GameObject gameObject = new GameObject();
                instance = gameObject.AddComponent<T>();
                gameObject.name = typeof(T).ToString();

                // 在场景加载时不销毁该游戏对象
                DontDestroyOnLoad(gameObject);
            }
        }

        // 返回单例对象
        return instance;
    }

    protected void Awake()
    {
        if (instance == null)
        {
            // 如果实例为空，将当前对象设置为单例并在场景加载时不销毁
            // 假如场景中有多个该脚本，那么总有一个会先进来instance==null
            instance = this as T;
            DontDestroyOnLoad(this.gameObject);
        }
        else
        {
            // 如果实例已存在，则销毁当前对象，以确保只有一个单例对象存在
            Destroy(this);
        }
    }
}

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