C#中的静态类“初始化”模式？答案

【问题标题】：static class "Initialize" pattern in C#?C#中的静态类“初始化”模式？
【发布时间】：2012-03-16 22:12:46
【问题描述】：

使用这种模式有什么好处或理由？..

public sealed class myStaticClass
{
    private static bool _initialized;
    private static object _lockObject;

    private static string _someStaticField;
    private static int _anotherStaticField;
    private static string _nthStaticField;

    static myStaticClass()
    {
        _initialized = false;  
        _lockObject = new object();
    }

    public myStaticClass()
    {
    }

    public static void Initialize()
    {
        if(!_initialized)
        {
            lock(_lockObject)
            {
                if(!_initialized)
                {
                    //do initializing
                    _someStaticField = someApplicationSetting;
                    _anotherStaticField = anotherApplicationSetting;
                    _nthStaticField = nthApplicationSetting;

                    _initialized = true;
                }
            }
        }
    }

    public static string NthStaticField 
    { 
        get {

            Initialize();
            return _nthOtherField;
        }
    }
}

如果保证在访问任何类成员之前调用静态构造函数，并且只调用一次，那么为什么不将所有初始化逻辑放在静态构造函数中呢？

编辑：我已经更新了模式，以更好地反映我发现它的 .net 框架中的类。我已将类上的static 修饰符更改为sealed，并且还添加了一个空的public 构造函数。

ps。如果您想知道，我看到这种模式的类是 FormsAuthentication 类。

【问题讨论】：

查找 C# 的“双重检查锁定”和/或“延迟初始化”。有一篇很好的文章链接到几篇文章，讨论了获得这种惰性 [one-time-when-needed] 初始化的不同方法。（而且发布的代码实际上不是在许多情况下推荐的方式之一;-)
啊，这里是来自 C# In Depth 的著名文章：csharpindepth.com/Articles/General/Singleton.aspx 列出了 5 种方法，并附有解释。
stackoverflow.com/questions/6011068/… , stackoverflow.com/questions/978759/…
@pst 是对的，但应该更有力。 这段代码被严重破坏和错误。 你不能像这样安全地进行双重检查锁定！双重检查锁定的基本规则是你测试的东西必须是唯一你改变的东西。你不能使用一个标志来控制双重检查锁定，然后改变一些完全其他的变量；这决不能保证是安全的。如果您不完全了解运行时的内存模型，则不应尝试编写低锁代码。
在 pst 发布的第一个链接中阅读我的答案；这是著名的“危险地破坏错误实现的双重检查锁定模式”的又一个例子。

标签： c# static initialization

【解决方案1】：

这样做的唯一原因是，如果初始化很昂贵（就 CPU/RAM 而言），或者需要的东西只能在运行时 IMO 的后期才可用...此实现将初始化延迟到可能的最新时刻（就在第一次访问之前)。这有点像Lazy<T> 提供的...

【讨论】：

【解决方案2】：

可能，ApplicationSettings 直到稍后在运行时才可用。

【讨论】：

【解决方案3】：

好的，我现在已经阅读并考虑了给出的链接，并得出结论，这个特定的例子没有被破坏。

我会解释为什么...

首先它与 csharpindepth 文章csharpindepth.com/Articles/General/Singleton.aspx 中的模式不同。本文中的模式适用于单例。我提出的模式不是单例，它有一个公共构造函数，但是它的所有字段都是静态的。所以最大的区别是 csharpindepth 模式返回一个对单例对象的引用，即使它实际上可能没有被完全实例化。关键是可以在构造函数完成之前将实例分配给引用。

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

Singleton()
 {
 }

public static Singleton Instance
 {
     get
     {
         if (instance == null)
         {
             lock (padlock)
             {
                 if (instance == null)
                 {
                     instance = new Singleton();
                 }
             }
         }
         return instance;
     }
 }
}

这是 csharpindepth 模式，它的工作原理是这样的..

如果有3个线程A、B、C。线程A调用Instance方法，instance为null，获取锁。现在，在线程 A 创建 Sigleton 实例之前，线程 B 出现，实例仍然为空。但是 A 有锁，所以 B 等待。当 B 等待时，线程 A 执行代码instance = new Instance()。此时 instance 被设置为 Singleton 的一个实例，但是它可能还没有真正被构造。 这是线程安全中断的地方。 随之而来的是线程 C，它看到实例不为空，因此 Instance 方法返回对实例的引用。但是线程 A 还没有完成实例的构造，因此线程 C 和与线程 C 同时进入的任何其他线程都获得了对一个哑单例实例的引用。最后 A 完成，B 获得了锁，但现在工作已经完成，所以它退出了。

我提出的模式明显不同。 用于双重检查的字段不是在 Initialize 方法中创建的实例。它是一个简单的private static bool，用作开关。由于它不是对尚未构造的 Singleton 对象的引用，并且由于它从未在此类之外访问过，因此没有问题。

如果 private static bool _initialized 开关在类的字段被初始化之前在顶部设置为 true，则会出现问题，但事实并非如此。这是代码放弃锁定之前发生的最后一件事。因此，线程 C 不可能读取 _initialized 并将类误认为已初始化。所以无论如何它都不是。

【讨论】：