【转】面试:一个单例模式,足以把你秒成渣

去面试(对,又去面试)

问:单例模式了解吧,来,拿纸和笔写一下单例模式。

我心想,这TM不是瞧不起人吗?我编程十年,能不知道单例模式。

答:(.net 平台下)单例模式有两种写法:

第一种:饥饿模式,关键点,static readonly

public static readonly SingletonSimple Instance = new SingletonSimple();

第二种:懒加载模式,关键点,lock + 两次判断

复制代码

        static readonly object locker = new object();static SingletonLazy singleton = null;public static SingletonLazy Instance{get{if (singleton == null){lock (locker){if (singleton == null){singleton = new SingletonLazy();}}}return singleton;}}

复制代码

 我再赠送你一种,第三种:通过IOC容器,注入单例。

 

问:这两种方式(第一种和第二种)有什么不同吗?(好戏开始)

答: 懒加载模式的单例是在Instance调用时进行创建。饥饿模式下的单例在程序启动时创建(这里错了),浪费资源。

似乎答案就是这样,好些网文,博主也都是这么写的,但大家都错了。(轻信他人,不自己思考,这么基础的东西居然没搞明白)

反馈:,两种方式并没有本质的区别,都是在类调用的时候创建。

还没有完,虐狗模式才刚刚开始。

问:说一下lock的原理

答:对代码块加锁,加锁的代码只允许串行执行,防止并发冲突。lock本质上是通过 System.Threading.Monitor实现的,但lock使用比Monitor更简单,可以自动释放。

问:那Monitor是如何实现多个线程的阻塞调用的?一个线程执行完,是如何通知下一个线程执行的?有没有自己实现过一个lock(不使用.net自带的lock)?

答:......(完全一脸懵逼,根本不知道怎么回答)

问:IOC使用了什么设计模式,IOC是如何控制对象生命周期的?

答:......(还没从刚才的窘迫中反应过来,更是不知道该说什么)

 

总结:

结合大家的评论和指正,我做一下总结,以及新的认识。

这里只是作为一个自己的面试记录,以及思考过程,主要是意识到了自己之前在对待静态变量上的一个错误,建议面试时,还是要去背标准答案,成功率更高。

1.直接调用单例类.Instance,使用单例,这两种方式的单例对象的创建和执行是一样的。

2.评论中有这么个观点“饥饿模式是在类加载时创建实例,而懒加载模式是在Instance被调用时创建实例。”

单纯从概念上讲,这样说是对的,面试回答问题,这也是一个标准答案。但具体到示例代码来看,除了调用Instance,没有其他办法创建实例。纠结于这两个概念会陷入“是脚先进的门,还是人先进的门的诡异逻辑。

再有“类加载”是什么概念呢,是像下面这样,声明一个变量算类加载吗?或者调用 typeof(SingletonSimple) 算类加载吗?我们可以测试一下,这样并不会触发对象创建,尽管我们的Instance声明是静态的。

1

SingletonSimple singleton;

也有人提到了反射,确实反射可以不通过Instance创建实例,但反射的前提是需要一个可访问的构造函数或静态构造函数。如果我们的单例类的构造函数不是静态的,那么会报异常:“No parameterless constructor defined for this object.”

所以,上面的两种单例,只能通过调用Instance来加载,创建并使用。 

3.具体到不同业务,有可能会有通过反射,或者其他方式(比如单例中使用了本不该存在的静态变量或静态方法)使用单例类的情况,那么饥饿模式和懒加载模式就会出现差异了。

4.评论中有篇文章写的不错,大家可以学习一下,https://www.cnblogs.com/edisonchou/p/6618503.html,文中同样提到了饥饿模式的不足,过早地创建实例,从而降低内存的使用效率,但如果我们的代码是规范的,符合面向对象开发原则的话,是不会出现“过早创建实例”这种情况的,我们肯定是在需要的时候才会去创建实例,如果存在“过早创建实例”的情况发生,我们应该去考虑是否将不必要的功能移出单例,而不是将问题归结于单例本身

 

 

测试验证:

回家之后,自己做了实验,证实两种方式确实都是在类被调用的时候才会创建单例对象。

public static readonly 创建的单例

复制代码

public class SingletonSimple{SingletonSimple(){Console.WriteLine($"Singleton Simple Create");}public static readonly SingletonSimple Instance = new SingletonSimple();public void Work(){Console.WriteLine("Singleton Simple Work");}}

复制代码

 

lock + 两次判断 创建的单例

复制代码

public class SingletonLazy{SingletonLazy(){Console.WriteLine($"Singleton Lazy Create");}static readonly object locker = new object();static SingletonLazy singleton = null;public static SingletonLazy Instance{get{if (singleton == null){lock (locker){if (singleton == null){singleton = new SingletonLazy();}}}return singleton;}}public void Work(){Console.WriteLine("Singleton  Lazy Work");}}

复制代码

 

main函数

复制代码

    class Program{static void Main(string[] args){Console.WriteLine("begin ...");SingletonLazy.Instance.Work();SingletonSimple.Instance.Work();Console.WriteLine("end ...");Console.Read();}}

复制代码

 

输出结果如下 :

begin ...
Singleton Lazy Create
Singleton  Lazy Work
Singleton Simple Create
Singleton Simple Work
end ...

 

我们看,如果饥饿模式单例在程序启动就自动加载的话,应该会先输出“Singleton Simple Create”,但实际并不是这样,并且我多次调整main函数中的单例调用顺序,观察结果,可以得出结论,两种方式并没有区别,都是在调用时加载的。

悔恨啊,居然栽在这么个小问题上,颜面扫地。

 

上一篇,一个简单的单例模式,引起了不少人关注,确实没想到。
首先,重申一下,这只是作为自己的一个面试记录,以及思考过程,主要是意识到自己之前在对待静态变量上的一个错误(静态类,或者带静态构造函数,静态字段,静态方法的类,并不会在项目启动时就实例化,涉及到对象创建,内存分配,需要好好思考),再有,自己的一些术语上可能不太规范,可能导致大家。

总结一下:

一,关于饥饿模式和懒加载模式的区别的标准答案“饥饿模式是在类加载时创建实例,而懒加载模式是在Instance被调用时创建实例。”

二,关于单例模式的规范:单例模式的所有操作,都应该通过Instance调用实现(对外不能提供其他静态字段或静态方法)。这个规范是我自己定的,大家见仁见智。

三,关于效率问题:如果是符合上述规范的,那么就不存在"过早地创建实例,从而降低内存的使用效率"的问题(真想不到什么场景下会提前创建一个单例而不使用)。

四,关于volatile:好几个人提到了volatile,从微软文档上我们可以得知,这个关键字标记一个可能被多个线程同时修改的字段,当这个字段值被修改后,其他线程中的字段值也都会即时发生变化

这段文档看的人一头雾水,直到有人在评论中提出“指令重排”,顿时豁然开朗,非常感谢。

指令重排是由于编译器,运行时,或者硬件,为提高代码运行效率,会在保证最终执行结果不变的情况下,改变代码的执行顺序。

这是一种优化方案,在单线程下没有问题,但在多线程的情况下,由于不同线程内的代码执行顺序改变,可能产生错误。

怎么证明指令重排确实发生了呢,这篇文章中给了示例,大家可以试一下,加深印象。https://developer.aliyun.com/article/765749

关于指令重排和volatile,这篇文章解释的很好,https://www.sohu.com/a/211287207_684445,大家可以学习一下。

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