c\#단일 모드(Singleton)의 6 가지 실현
우리 의 일상적인 업무 에서 응용 프로그램 에서 유일한 인 스 턴 스 를 유지 해 야 한다.예 를 들 어 IO 처리,데이터 베이스 작업 등 이다.이런 대상 들 은 모두 중요 한 시스템 자원 을 점용 해 야 하기 때문에 우 리 는 이러한 인 스 턴 스 의 생 성 을 제한 하거나 항상 공용 인 스 턴 스 를 사용 해 야 한다.이것 이 바로 우리 가 오늘 소개 하고 자 하 는―단일 모델(Singleton)이다.
사용 빈도
단일 모드(Singleton):하나의 인 스 턴 스 만 있 고 전체 방문 점 을 제공 합 니 다.
본문
그림 1 단일 모드(Singleton)구성 도
단일 모드(Singleton)는 몇 개의 생 성 모드 에서 가장 대립 되 는 것 입 니 다.그 주요 특징 은 사용자 프로그램 호출 에 따라 새로운 인 스 턴 스 를 만 드 는 것 이 아니 라 특정한 유형의 인 스 턴 스 유일 성 을 제어 하 는 것 입 니 다.위의 그림 을 통 해 우 리 는 그 가 포함 하 는 역할 이 하나 밖 에 없다 는 것 을 알 수 있 습 니 다.바로 Singleton 입 니 다.이것 은 개인 구조 함 수 를 가지 고 있 습 니 다.이것 은 사용자 가 new 를 통 해 직접 인 스 턴 스 를 할 수 없 도록 합 니 다.그 밖 에 이 모드 에는 정적 개인 구성원 변수 인 스 턴 스 와 정적 공유 방법 인 인 인 스 턴 스()가 포함 되 어 있 습 니 다.인 스 턴 스()방법 은 자신 을 검증 하고 예화 한 다음 정적 구성원 변수 에 저장 하여 하나의 인 스 턴 스 만 생 성 될 수 있 도록 합 니 다.
그림 2 단일 모드(Singleton)논리 모델
다음은 6 가지 서로 다른 단일 모델(Singleton)의 실현 방식 을 소개 한다.이러한 실현 방식 은 모두 다음 과 같은 공통점 이 있다.
1.개인 적 인 무 참 구조 함수 가 있 습 니 다.이것 은 다른 종류의 실례 화 를 방지 할 수 있 습 니 다.그리고 단일 클래스 도 계승 되 어 서 는 안 됩 니 다.만약 에 단일 클래스 가 계승 을 허용 한다 면 모든 하위 클래스 가 실례 를 만 들 수 있 습 니 다.이것 은 싱글 톤 모드 의'유일한 실례'의 취지 에 어 긋 납 니 다.
2.하나의 예 류 는 sealed 로 정의 되 는데 앞에서 언급 한 것 처럼 계승 되 어 서 는 안 되 기 때문에 보험 을 위해 이 종 류 를 파생 을 허용 하지 않 는 다 고 정의 할 수 있 지만 반드시 이렇게 정의 해 야 한다 고 요구 하지 않 습 니 다.
3.하나의 인 스 턴 스 인용 을 저장 하 는 정적 변 수 를 사용 합 니 다.
4.하나의 인 스 턴 스 의 인용 을 가 져 오 는 공유 정적 방법 입 니 다.인 스 턴 스 가 null 이면 하 나 를 만 듭 니 다.
버 전 1 스 레 드 가 안전 하지 않 습 니 다.
/// <summary>
/// A simple singleton class implements.
/// </summary>
public sealed class Singleton
{
private static Singleton _instance = null;
/// <summary>
/// Prevents a default instance of the
/// <see cref="Singleton"/> class from being created.
/// </summary>
private Singleton()
{
}
/// <summary>
/// Gets the instance.
/// </summary>
public static Singleton Instance
{
get { return _instance ?? (_instance = new Singleton()); }
}
}
（null == _singleton),그리고 얻 은 결 과 는 진실 입 니 다.그러면 두 스 레 드 는 모두 Singleton 과 같은 인 스 턴 스 를 만 듭 니 다.그러면 Singleton 모드 의'유일한 인 스 턴 스'의 취지 에 어 긋 납 니 다.
버 전 2 스 레 드 보안
/// <summary>
/// A thread-safe singleton class.
/// </summary>
public sealed class Singleton
{
private static Singleton _instance = null;
private static readonly object SynObject = new object();
Singleton()
{
}
/// <summary>
/// Gets the instance.
/// </summary>
public static Singleton Instance
{
get
{
// Syn operation.
lock (SynObject)
{
return _instance ?? (_instance = new Singleton());
}
}
}
}
Double-Checked Locking
앞에서 말 한 스 레 드 안전 실현 방식 의 문 제 는 동기 화 작업 을 하 는 것 입 니 다.그러면 우 리 는 조작 을 통과 하 는 횟수 를 낮 출 수 있 습 니까?사실 우 리 는 동기 화 작업 을 하기 전에 이 인 스 턴 스 가 null 인지 아 닌 지 를 판단 하면 조작 을 통과 하 는 횟수 를 낮 출 수 있 습 니 다.이것 은 전형 적 인 Double-Checked Locking 방법 입 니 다.
/// <summary>
/// Double-Checked Locking implements a thread-safe singleton class
/// </summary>
public sealed class Singleton
{
private static Singleton _instance = null;
// Creates an syn object.
private static readonly object SynObject = new object();
Singleton()
{
}
public static Singleton Instance
{
get
{
// Double-Checked Locking
if (null == _instance)
{
lock (SynObject)
{
if (null == _instance)
{
_instance = new Singleton();
}
}
}
return _instance;
}
}
}
/// <summary>
/// Defines a test class.
/// </summary>
class Test
{
public static string x = EchoAndReturn("In type initializer");
public static string EchoAndReturn(string s)
{
Console.WriteLine(s);
return s;
}
}
그림 3 Test 클래스 의 IL 코드
class Test
{
public static string x = EchoAndReturn("In type initializer");
// Defines a parameterless constructor.
static Test()
{
}
public static string EchoAndReturn(string s)
{
Console.WriteLine(s);
return s;
}
}
그림 4 Test 클래스 의 IL 코드
위의 Test 클래스 의 IL 코드 차 이 를 통 해 Test 클래스 가 정적 필드 를 포함 하고 정적 구조 함수 가 정의 되 지 않 았 을 때 이 클래스 는 beforefieldinit 로 표 시 됩 니 다.
지금 쯤"beforefieldinit 로 표 시 된 것 과 표시 되 지 않 은 것 은 어떤 차이 가 있 습 니까?"라 고 물 을 수도 있 습 니 다.OK.이제 다음 의 구체 적 인 예 를 통 해 차이 점 을 살 펴 보 자!
class Test
{
public static string x = EchoAndReturn("In type initializer");
static Test()
{
}
public static string EchoAndReturn(string s)
{
Console.WriteLine(s);
return s;
}
}
class Driver
{
public static void Main()
{
Console.WriteLine("Starting Main");
// Invoke a static method on Test
Test.EchoAndReturn("Echo!");
Console.WriteLine("After echo");
Console.ReadLine();
// The output result:
// Starting Main
// In type initializer
// Echo!
// After echo
}
}
그림 5 출력 결과
이어서 우 리 는 Main()방법 에 string y=Test.x 를 추가 합 니 다.다음 과 같 습 니 다.
public static void Main()
{
Console.WriteLine("Starting Main");
// Invoke a static method on Test
Test.EchoAndReturn("Echo!");
Console.WriteLine("After echo");
//Reference a static field in Test
string y = Test.x;
//Use the value just to avoid compiler cleverness
if (y != null)
{
Console.WriteLine("After field access");
}
Console.ReadKey();
// The output result:
// In type initializer
// Starting Main
// Echo!
// After echo
// After field access
}
그림 6 출력 결과
위의 출력 결 과 를 통 해 정적 필드 의 초기 화가 정적 방법 으로 호출 되 기 전에 Wo 는 상상 하기 어렵 습 니 다!
마지막 으로 우 리 는 Test 클래스 에 정적 구조 함 수 를 다음 과 같이 추가 합 니 다.
class Test
{
public static string x = EchoAndReturn("In type initializer");
static Test()
{
}
public static string EchoAndReturn(string s)
{
Console.WriteLine(s);
return s;
}
}
그림 7 출력 결과
이론 적 으로 type initializer 는'에코!'에서 발생 해 야 한다.이후"After echo"이전 에는 유일 하지 않 은 결과 가 나 왔 습 니 다.Test 류 가 정적 구조 함 수 를 포함 할 때 만 type initializer 의 초기 화 를 확보 할 수 있 습 니 다."Echo!"그 다음 에 애 프 터 에코 랑
그 러 니까 type initializer 가 필드 에 인용 되 었 을 때 이 클래스 에 정적 구조 함 수 를 추가 해 야 합 니 다.다음은 단일 모드 의 정적 방식 을 소개 합 니 다.
정적 초기 화
public sealed class Singleton
{
private static readonly Singleton _instance = new Singleton();
// Explicit static constructor to tell C# compiler
// not to mark type as beforefieldinit
static Singleton()
{
}
/// <summary>
/// Prevents a default instance of the
/// <see cref="Singleton"/> class from being created.
/// </summary>
private Singleton()
{
}
/// <summary>
/// Gets the instance.
/// </summary>
public static Singleton Instance
{
get
{
return _instance;
}
}
}
IL 코드 를 통 해 정적 초기 화 를 분석 합 니 다.
그림 8 정적 초기 화 IL 코드
우선,여 기 는 beforefieldinit 의 수정자 가 없습니다.정적 구조 함 수 를 추 가 했 기 때문에 정적 필드 가 인용 되 었 을 때 초기 화 되 었 습 니 다.따라서 많은 스 레 드 가 참조 하려 고 하 더 라 도instance,정적 구조 함수 가 실행 되 고 정적 구성원 을instance 실례 화 후 사용 할 수 있 습 니 다.
초기 화 지연
/// <summary>
/// Delaies initialization.
/// </summary>
public sealed class Singleton
{
private Singleton()
{
}
/// <summary>
/// Gets the instance.
/// </summary>
public static Singleton Instance { get { return Nested._instance; } }
private class Nested
{
// Explicit static constructor to tell C# compiler
// not to mark type as beforefieldinit
static Nested()
{
}
internal static readonly Singleton _instance = new Singleton();
}
}
Lazy
/// <summary>
/// .NET 4's Lazy<T> type
/// </summary>
public sealed class Singleton
{
private static readonly Lazy<Singleton> lazy =
new Lazy<Singleton>(() => new Singleton());
public static Singleton Instance { get { return lazy.Value; } }
private Singleton()
{
}
}
구체 적 인 예
현재 단일 모드(Singleton)를 사용 하여 부하 분산 기 를 실현 합 니 다.먼저 서버 클래스 를 정의 합 니 다.서버 이름과 IP 주 소 는 다음 과 같 습 니 다.
/// <summary>
/// Represents a server machine
/// </summary>
class Server
{
// Gets or sets server name
public string Name { get; set; }
// Gets or sets server IP address
public string IP { get; set; }
}
/// <summary>
/// The 'Singleton' class
/// </summary>
sealed class LoadBalancer
{
private static readonly LoadBalancer _instance =
new LoadBalancer();
// Type-safe generic list of servers
private List<Server> _servers;
private Random _random = new Random();
static LoadBalancer()
{
}
// Note: constructor is 'private'
private LoadBalancer()
{
// Load list of available servers
_servers = new List<Server>
{
new Server{ Name = "ServerI", IP = "192.168.0.108" },
new Server{ Name = "ServerII", IP = "192.168.0.109" },
new Server{ Name = "ServerIII", IP = "192.168.0.110" },
new Server{ Name = "ServerIV", IP = "192.168.0.111" },
new Server{ Name = "ServerV", IP = "192.168.0.112" },
};
}
/// <summary>
/// Gets the instance through static initialization.
/// </summary>
public static LoadBalancer Instance
{
get { return _instance; }
}
// Simple, but effective load balancer
public Server NextServer
{
get
{
int r = _random.Next(_servers.Count);
return _servers[r];
}
}
}
static void Main()
{
LoadBalancer b1 = LoadBalancer.Instance;
b1.GetHashCode();
LoadBalancer b2 = LoadBalancer.Instance;
LoadBalancer b3 = LoadBalancer.Instance;
LoadBalancer b4 = LoadBalancer.Instance;
// Confirm these are the same instance
if (b1 == b2 && b2 == b3 && b3 == b4)
{
Console.WriteLine("Same instance
");
}
// Next, load balance 15 requests for a server
LoadBalancer balancer = LoadBalancer.Instance;
for (int i = 0; i < 15; i++)
{
string serverName = balancer.NextServer.Name;
Console.WriteLine("Dispatch request to: " + serverName);
}
Console.ReadKey();
}
그림 9 LoadBalancer 출력 결과
1.1.3 총화
단일 모드 의 장점:
단일 모드(Singleton)는 인 스 턴 스 대상 의 수 를 제어 하여 방문 대상 의 유일 성 을 확보 합 니 다.
1.인 스 턴 스 제어:단일 모드 는 다른 대상 이 자신 에 대한 실례 화 를 방지 하고 모든 대상 이 하나의 인 스 턴 스 에 접근 하도록 확보한다.
2.신축성:클래스 자체 가 실례 화 프로 세 스 를 제어 하기 때문에 클래스 는 실례 화 프로 세 스 를 바 꾸 는 데 상응하는 신축성 을 가진다.
단일 모드 의 단점:
1.시스템 비용.이 시스템 의 비용 은 매우 작 아 보이 지만,이러한 인 스 턴 스 를 인용 할 때마다 인 스 턴 스 가 존재 하 는 지 확인 해 야 한다.이 문 제 는 정적 인 실례 를 통 해 해결 할 수 있다.
2.개발 혼동.하나의 사례 모델 의 대상 을 사용 할 때(특히 라 이브 러 리 에 정 의 된)개발 자 는 new 키 워드 를 사용 하여 대상 을 예화 할 수 없다 는 것 을 기억 해 야 한다.개발 자 들 은 라 이브 러 리 에 있 는 소스 코드 를 볼 수 없 기 때문에 하나의 종 류 를 예화 할 수 없다 는 것 을 알 게 되면 놀 랄 것 입 니 다.
3.대상 수명 주기.단일 모델 은 대상 의 소각 을 제기 하지 않 았 다.메모리 관 리 를 제공 하 는 개발 언어(예 를 들 어.NetFramework 기반 언어)에 서 는 하나의 모델 대상 만 이 대상 인 스 턴 스 를 없 앨 수 있 습 니 다.인 스 턴 스 에 대한 참조 가 있 기 때 문 입 니 다.각종 개발 언어 에서 예 를 들 어 C++,다른 종 류 는 대상 의 인 스 턴 스 를 없 앨 수 있 지만 이렇게 하면 단일 클래스 내부 의 지침 이 불분명 하 게 될 것 이다.
단 례 적용 성
Singleton 모드 를 사용 하 는 데 필요 한 조건 이 있 습 니 다.한 시스템 이 하나의 인 스 턴 스 만 을 요구 할 때 하나의 인 스 턴 스 모드 를 사용 해 야 합 니 다.반면 하나의 클래스 가 몇 개의 인 스 턴 스 가 공존 할 수 있다 면 단일 모드 를 사용 하지 마 세 요.
단일 모드 로 전역 변 수 를 액세스 하지 마 십시오.이것 은 단일 모드 의 의도 에 어 긋 나 므 로 대응 하 는 정적 구성원 에 넣 는 것 이 좋 습 니 다.
데이터 베 이 스 를 하나의 예 로 연결 하지 마 세 요.한 시스템 이 데이터 베이스 와 여러 개의 연결 이 있 을 수 있 고 연결 탱크 가 있 는 상황 에서 가능 한 한 신속하게 연결 을 풀 어야 하기 때 문 입 니 다.Singleton 모드 는 정적 구성원 저장 클래스 의 인 스 턴 스 를 사용 하기 때문에 자원 이 제때에 방출 되 지 못 하고 문 제 를 가 져 올 수 있 습 니 다.
이상 이 바로 본 고의 모든 내용 입 니 다.여러분 의 학습 에 도움 이 되 고 저 희 를 많이 응원 해 주 셨 으 면 좋 겠 습 니 다.
이 내용에 흥미가 있습니까?
현재 기사가 여러분의 문제를 해결하지 못하는 경우 AI 엔진은 머신러닝 분석(스마트 모델이 방금 만들어져 부정확한 경우가 있을 수 있음)을 통해 가장 유사한 기사를 추천합니다:
C#Task를 사용하여 비동기식 작업을 수행하는 방법라인이 완성된 후에 이 라인을 다시 시작할 수 없습니다.반대로 조인(Join)만 결합할 수 있습니다 (프로세스가 현재 라인을 막습니다). 임무는 조합할 수 있는 것이다. 연장을 사용하여 그것들을 한데 연결시키는 것이...
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