适用于 ThreadStatic 的 C# 单例模式设计

Question

我想弄清楚单例模式设计。我想为单例类中的每个线程创建单独的实例。所以我在下面提供了两个设计。

它正在工作

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Task.Factory.StartNew(() => Console.WriteLine(SingletonClass.Instance.GetHashCode()));
        Task.Factory.StartNew(() => Console.WriteLine(SingletonClass.Instance.GetHashCode()));
        Console.ReadLine();
    }
}
public sealed class SingletonClass
{
    [ThreadStatic]
    private static SingletonClass _instance;
    public static SingletonClass Instance
    {
        get
        {
            if (_instance == null)
            {
                _instance = new SingletonClass();
            }
            return _instance;
        }
    }
    private SingletonClass()
    {
    }
}

它不起作用(抛出空引用异常和实例未创建。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Task.Factory.StartNew(() => Console.WriteLine(SingletonClass.Instance.GetHashCode()));
        Task.Factory.StartNew(() => Console.WriteLine(SingletonClass.Instance.GetHashCode()));
        Console.ReadLine();
    }
}
public sealed class SingletonClass
{
    [ThreadStatic]
    private static SingletonClass _instance = new SingletonClass();
    public static SingletonClass Instance
    {
        get
        {
            return _instance;
        }
    }
    private SingletonClass()
    {
    }
}

我真的很想知道为什么不为第二个设计创建实例。有人可以解释一下吗？

Answer 1

与其使用

[ThreadStatic]，不如使用 ThreadLocal<T> 这基本上可以实现您正在尝试的 [ThreadStatic] .

public sealed class SingletonClass
{
    private static ThreadLocal<SingletonClass> _instance;
    static SingletonClass()
    {
        _instance = new ThreadLocal<SingletonClass>(() => new SingletonClass());
    }
    public static SingletonClass Instance
    {
        get
        {
            return _instance.Value;
        }
    }
    private SingletonClass()
    {
    }
}

有关更多信息，请参阅：https://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd642243(v=vs.110(.aspx。

编辑：回答您的问题。

在 C# 中执行以下操作时：

private static SingletonClass _instance = new SingletonClass();

无论它是否标记为[ThreadStatic]，那么它只会创建一个设置SingletonClass实例的静态构造函数。

C# 无法为每个线程创建静态构造函数。

这就是您可以使用ThreadLocal<T>的目的。如果我们以您的代码为例，那么SingletonClass的默认构造函数实质上变成了"thread-static"构造函数。

Answer 2

您的问题的答案主要与类字段的初始化方式有关。

在第二个示例中，_instance字段在声明时初始化。每次在声明时初始化静态字段时，都会创建一个静态构造函数(如果尚未声明它(。在编译时，初始化将移动到静态构造函数中。这意味着你最终会得到这样的东西(没有复制 IL 代码，因为它更难理解(：

public sealed class SingletonClass
{
    [ThreadStatic]
    private static SingletonClass _instance;
    public static SingletonClass Instance
    {
        get
        {
            return _instance;
        }
    }
    static SingletonClass()
    {
        _instance = new SingletonClass();
    }
}

CLR 确保静态构造函数只调用一次，而不管有多少个线程。查看上面的代码，这意味着对于您创建的两个 Task，_instance 字段将只初始化一次(因为对静态构造函数只有一次调用(。