Een definitieve gids voor Singletons in C#

In C# is een singleton een ontwerppatroon dat de instantiatie van een klasse beperkt tot één enkel object. Het zorgt ervoor dat er in de hele applicatie slechts één exemplaar van de klasse bestaat en biedt globale toegang tot dat exemplaar.

Singletons en gebruiksvoorzorgen

Singletons zijn om verschillende redenen nuttig:

• Globale toegang: Singletons bieden een manier om één wereldwijd toegankelijk exemplaar van een klasse te hebben. Dit kan voordelig zijn wanneer er behoefte is om gegevens of functionaliteit te delen tussen verschillende delen van de applicatie zonder expliciet verwijzingen naar objecten door te geven.
• Het delen van bronnen: Singletons kunnen worden gebruikt om bronnen te beheren die moeten worden gedeeld over meerdere objecten of componenten, zoals databaseverbindingen, threadpools of cachingmechanismen. Door het beheer van de hulpbronnen in één enkele organisatie onder te brengen, kan men ervoor zorgen dat alle toegang tot de gedeelde hulpbron via een gecentraliseerd punt verloopt, wat efficiënte coördinatie mogelijk maakt en conflicten met hulpbronnen vermijdt.
• Gecontroleerde objectcreatie: Singletons maken het mogelijk de instantiatie van een klasse te controleren en ervoor te zorgen dat er slechts één instantie wordt gemaakt. Dit kan belangrijk zijn om het aantal objecten te beperken dat wordt gemaakt vanwege resourcebeperkingen of om specifiek gedrag af te dwingen dat aan de klasse is gekoppeld.
• Initialisatie op aanvraag: Singletons kunnen op aanvraag worden geïnitialiseerd, wat betekent dat de instantie alleen wordt gemaakt wanneer deze voor het eerst wordt geopend. Dit kan gunstig zijn voor de prestaties als het maken van het object duur is of om het maken uit te stellen totdat het daadwerkelijk nodig is.
• Synchronisatie en threadveiligheid: Singleton-implementaties kunnen synchronisatiemechanismen bevatten, zoals vergrendelingen of dubbel gecontroleerde vergrendeling, om de threadveiligheid in omgevingen met meerdere threads te garanderen. Dit helpt racecondities of inconsistente toestanden te voorkomen wanneer meerdere threads gelijktijdig toegang hebben tot de singleton-instantie.

Het is vermeldenswaard dat singletons, zoals elk ontwerppatroon, oordeelkundig moeten worden gebruikt. Hoewel ze voordelen kunnen bieden, introduceren ze ook een mondiale status en nauwe koppeling, waardoor testen en onderhoud een grotere uitdaging kunnen worden. Het is belangrijk om rekening te houden met het specifieke gebruiksscenario en te beoordelen of een singleton de meest geschikte oplossing is.

Singleton opzetten

Hier is een voorbeeld van het implementeren van een singleton in C#:

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

    private Singleton() { } // Private constructor to prevent instantiation from outside

    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if (instance == null) // Check if the instance is null
            {
                lock (lockObject) // Use lock to ensure thread safety
                {
                    if (instance == null) // Double-check locking to avoid race conditions
                    {
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }

    // Other methods and properties
}

In dit voorbeeld heeft de klasse 'Singleton' een privéconstructor, waardoor andere klassen er geen nieuwe exemplaren van kunnen maken. De klasse maakt een openbare statische eigenschap bekend met de naam 'Instance', die verantwoordelijk is voor het maken en retourneren van de enkele instantie van de klasse. De eerste keer dat 'Instance' wordt benaderd, wordt gecontroleerd of de variabele 'instance' nul is, en als dat zo is, wordt er een slot gebruikt om de threadveiligheid te garanderen bij het maken van een nieuwe instantie.

Volgende aanroepen naar 'Instance' zullen het bestaande exemplaar retourneren zonder een nieuw exemplaar te maken. Deze aanpak garandeert dat er in de hele toepassing slechts één exemplaar van 'Singleton' bestaat.

In dit geval is 'Singleton' een verzegelde klasse (let op het sleutelwoord 'sealed' vóór de klassedeclaratie), een klasse die niet kan worden geërfd of als basisklasse kan worden gebruikt. voor andere klassen. Zodra een klasse als verzegeld is gemarkeerd, wordt voorkomen dat andere klassen daaruit kunnen voortkomen.

De singleton-instantie is als volgt toegankelijk:

Singleton singleton = Singleton.Instance;

Deze code geeft de verwijzing naar de enkele instantie van de klasse 'Singleton', ongeacht waar deze in de toepassing wordt aangeroepen.

Conclusie

Singletons in C# zijn een ontwerppatroon waarmee één exemplaar van een klasse in de hele applicatie kan worden gemaakt, waardoor globale toegang tot dat exemplaar wordt geboden. Ze zijn handig voor scenario's waarin het nodig is om de gegevens of functionaliteit over verschillende delen van de applicatie te delen, gedeelde bronnen efficiënt te beheren, de creatie van objecten te controleren en de threadveiligheid te garanderen. Singletons kunnen ook initialisatie op aanvraag integreren, waarbij de instantie pas wordt gemaakt wanneer deze voor het eerst wordt gebruikt. Dit biedt prestatievoordelen doordat de creatie wordt uitgesteld totdat deze daadwerkelijk nodig is. Het is echter belangrijk om oordeelkundig gebruik te maken van singletons, rekening houdend met de afwegingen en potentiële nadelen die verbonden zijn aan de mondiale staat en nauwe koppeling. Er moet zorgvuldig worden nagedacht over de specifieke gebruikssituatie om te bepalen of een singleton de meest geschikte oplossing is.