Reicht der statische Konstruktor von C# für die Thread-sichere Singleton-Implementierung aus?

Thread-Sicherheit des statischen C#-Konstruktors im Singleton-Modus

Das Singleton-Muster ist ein gängiges Entwurfsmuster in der Softwareentwicklung, das sicherstellt, dass eine Klasse nur eine Instanz in der Anwendungsdomäne hat. In C# ist ein statischer Konstruktor für die Initialisierung der statischen Mitglieder einer Klasse verantwortlich, einschließlich Instanzen in einer Singleton-Implementierung.

Frage:

Ist die folgende C#-Singleton-Implementierung threadsicher?

<code class="language-C#">public class Singleton
{
    private static Singleton instance;

    private Singleton() { }

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

    public static Singleton Instance
    {
        get { return instance; }
    }
}</code>

Antwort:

Ja, der statische Konstruktor in dieser Implementierung garantiert Thread-Sicherheit während der ersten Konstruktion der Singleton-Instanz. Laut Microsoft-Dokumentation werden statische Konstruktoren in C# garantiert nur einmal in jeder Anwendungsdomäne ausgeführt, bevor eine Instanz der Klasse erstellt wird oder auf statische Mitglieder zugegriffen wird.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass diese Thread-Sicherheit nur für die anfängliche Erstellung der Instanz gilt. Es ist nicht gewährleistet, dass die spätere Nutzung der Instanz synchronisiert wird. Um vollständige Thread-Sicherheit zu gewährleisten, sind zusätzliche Synchronisationsmechanismen erforderlich.

Eine Möglichkeit, eine Thread-Synchronisierung zu erreichen, besteht darin, einen statischen Mutex einzuführen, um den Zugriff auf die Singleton-Instanz zu steuern:

<code class="language-C#">public class Singleton
{
    private static Singleton 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;
    }

    public static void Release()
    {
        mutex.ReleaseMutex();
    }
}</code>

Diese Implementierung erfordert, dass jeder Aufruf von Acquire() mit einem Aufruf von Release() gepaart wird, um sicherzustellen, dass jeweils nur ein Thread auf die Singleton-Instanz zugreifen kann. Durch diesen Ansatz wird Thread-Sicherheit nicht nur während der anfänglichen Konstruktion, sondern auch während der späteren Verwendung der Instanz erreicht.

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