Apakah utas konstruktor statis C # aman?

Dengan kata lain, apakah thread implementasi Singleton ini aman:

public class Singleton
{
    private static Singleton instance;

    private Singleton() { }

    static Singleton()
    {
        instance = new Singleton();
    }

    public static Singleton Instance
    {
        get { return instance; }
    }
}

Konstruktor statis dijamin akan dijalankan hanya sekali per domain aplikasi, sebelum instance kelas dibuat atau anggota statis diakses. https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/programming-guide/classes-and-structs/static-constructors

Implementasi yang ditunjukkan adalah thread aman untuk konstruksi awal, yaitu, tidak ada penguncian atau pengujian nol diperlukan untuk membangun objek Singleton. Namun, ini tidak berarti bahwa penggunaan instance akan disinkronkan. Ada berbagai cara yang bisa dilakukan; Saya telah menunjukkan satu di bawah ini.

public class Singleton
{
    private static Singleton instance;
    // Added a static mutex for synchronising use of instance.
    private static System.Threading.Mutex mutex;
    private Singleton() { }
    static Singleton()
    {
        instance = new Singleton();
        mutex = new System.Threading.Mutex();
    }

    public static Singleton Acquire()
    {
        mutex.WaitOne();
        return instance;
    }

    // Each call to Acquire() requires a call to Release()
    public static void Release()
    {
        mutex.ReleaseMutex();
    }
}

Sementara semua jawaban ini memberikan jawaban umum yang sama, ada satu peringatan.

Ingat bahwa semua derivasi potensial dari kelas generik dikompilasi sebagai tipe individu. Jadi gunakan hati-hati ketika menerapkan konstruktor statis untuk tipe generik.

class MyObject<T>
{
    static MyObject() 
    {
       //this code will get executed for each T.
    }
}

EDIT:

Inilah demonstrasi:

static void Main(string[] args)
{
    var obj = new Foo<object>();
    var obj2 = new Foo<string>();
}

public class Foo<T>
{
    static Foo()
    {
         System.Diagnostics.Debug.WriteLine(String.Format("Hit {0}", typeof(T).ToString()));        
    }
}

Di konsol:

Hit System.Object
Hit System.String

Menggunakan konstruktor statis sebenarnya adalah threadsafe. Konstruktor statis dijamin akan dieksekusi hanya sekali.

Dari spesifikasi bahasa C # :

Konstruktor statis untuk suatu kelas dieksekusi paling banyak sekali dalam domain aplikasi yang diberikan. Eksekusi konstruktor statis dipicu oleh yang pertama dari peristiwa berikut terjadi dalam domain aplikasi:

• Sebuah instance dari kelas dibuat.
• Setiap anggota statis kelas direferensikan.

Jadi ya, Anda bisa percaya bahwa singleton Anda akan dipakai dengan benar.

Zooba membuat titik yang sangat baik (dan 15 detik sebelum saya juga!) Bahwa konstruktor statis tidak akan menjamin akses bersama aman-thread ke singleton. Itu perlu ditangani dengan cara lain.

Inilah versi Cliffnotes dari halaman MSDN di atas pada c # singleton:

Gunakan pola berikut, selalu, Anda tidak bisa salah:

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

   private Singleton(){}

   public static Singleton Instance
   {
      get 
      {
         return instance; 
      }
   }
}

Di luar fitur singleton yang jelas, ia memberi Anda dua hal ini secara gratis (sehubungan dengan singleton di c ++):

1. konstruksi malas (atau tidak ada konstruksi jika tidak pernah disebut)
2. sinkronisasi

Konstruktor statis dijamin akan memecat hanya sekali per App Domain sehingga pendekatan Anda harus OK. Namun, secara fungsional tidak ada bedanya dengan versi inline yang lebih ringkas:

private static readonly Singleton instance = new Singleton();

Keamanan utas lebih merupakan masalah ketika Anda malas menginisialisasi sesuatu.

Konstruktor statis akan selesai berjalan sebelum utas apa pun diizinkan untuk mengakses kelas.

    private class InitializerTest
    {
        static private int _x;
        static public string Status()
        {
            return "_x = " + _x;
        }
        static InitializerTest()
        {
            System.Diagnostics.Debug.WriteLine("InitializerTest() starting.");
            _x = 1;
            Thread.Sleep(3000);
            _x = 2;
            System.Diagnostics.Debug.WriteLine("InitializerTest() finished.");
        }
    }

    private void ClassInitializerInThread()
    {
        System.Diagnostics.Debug.WriteLine(Thread.CurrentThread.GetHashCode() + ": ClassInitializerInThread() starting.");
        string status = InitializerTest.Status();
        System.Diagnostics.Debug.WriteLine(Thread.CurrentThread.GetHashCode() + ": ClassInitializerInThread() status = " + status);
    }

    private void classInitializerButton_Click(object sender, EventArgs e)
    {
        new Thread(ClassInitializerInThread).Start();
        new Thread(ClassInitializerInThread).Start();
        new Thread(ClassInitializerInThread).Start();
    }

Kode di atas menghasilkan hasil di bawah ini.

10: ClassInitializerInThread() starting.
11: ClassInitializerInThread() starting.
12: ClassInitializerInThread() starting.
InitializerTest() starting.
InitializerTest() finished.
11: ClassInitializerInThread() status = _x = 2
The thread 0x2650 has exited with code 0 (0x0).
10: ClassInitializerInThread() status = _x = 2
The thread 0x1f50 has exited with code 0 (0x0).
12: ClassInitializerInThread() status = _x = 2
The thread 0x73c has exited with code 0 (0x0).

Meskipun konstruktor statis membutuhkan waktu lama untuk berjalan, utas lainnya berhenti dan menunggu. Semua utas membaca nilai _x yang ditetapkan di bagian bawah konstruktor statis.

The Common Language Spesifikasi Infrastruktur jaminan bahwa "jenis initializer akan dijalankan tepat sekali untuk setiap jenis tertentu, kecuali secara eksplisit disebut oleh kode pengguna." (Bagian 9.5.3.1.) Jadi, kecuali jika Anda memiliki beberapa IL yang aneh pada panggilan longgar Singleton :: .cctor secara langsung (tidak mungkin) konstruktor statis Anda akan berjalan tepat sekali sebelum tipe Singleton digunakan, hanya satu instance Singleton yang akan dibuat, dan properti Instance Anda aman-utas.

Perhatikan bahwa jika konstruktor Singleton mengakses properti Instance (bahkan secara tidak langsung) maka properti Instance akan menjadi nol. Yang terbaik yang dapat Anda lakukan adalah mendeteksi kapan ini terjadi dan melempar pengecualian, dengan memeriksa bahwa instance tersebut tidak nol di accessor properti. Setelah konstruktor statis Anda selesai, properti Instance akan menjadi non-null.

Seperti yang ditunjukkan oleh jawaban Zoomba, Anda perlu membuat Singleton aman untuk diakses dari banyak utas, atau menerapkan mekanisme penguncian dengan menggunakan instance singleton.

Hanya untuk menjadi bertele-tele, tetapi tidak ada yang namanya konstruktor statis, melainkan inisialisasi tipe statis, inilah demo kecil ketergantungan konstruktor statis siklik yang menggambarkan hal ini.

Konstruktor statis dijamin aman dari utas. Juga, lihat diskusi tentang Singleton di DeveloperZen: http://web.archive.org/web/20160404231134/http://www.developerzen.com/2007/07/15/whats-wrong-with-this-code-code -1-diskusi /

Meskipun jawaban lain sebagian besar benar, ada peringatan lain dengan konstruktor statis.

Sesuai bagian II.10.5.3.3 Ras dan kebuntuan dari ECMA-335 Common Language Infrastructure

Jenis inisialisasi saja tidak boleh membuat kebuntuan kecuali beberapa kode dipanggil dari penginisialisasi tipe (langsung atau tidak langsung) secara eksplisit memanggil operasi pemblokiran.

Kode berikut ini menghasilkan jalan buntu

using System.Threading;
class MyClass
{
    static void Main() { /* Won’t run... the static constructor deadlocks */  }

    static MyClass()
    {
        Thread thread = new Thread(arg => { });
        thread.Start();
        thread.Join();
    }
}

Penulis asli adalah Igor Ostrovsky, lihat jabatannya di sini .