Thread-Safe Singleton

Coddy'nin C# Journey'sinin Nesne Yönelimli Programlama bölümünün bir parçası. Ders 52 / 70.

Singleton deseni, bir sınıfın uygulamanız boyunca yalnızca bir örneğe sahip olmasını sağlar ve bu örneğe küresel bir erişim noktası sunar. Bu, yapılandırma ayarları, günlükleme servisleri veya veritabanı bağlantıları gibi paylaşılan kaynakları yönetmek için kullanışlıdır.

Temel bir Singleton, dışarıdan örnek oluşturulmasını engellemek için özel bir oluşturucu ve erişim sağlamak için statik bir özellik kullanır:

public class Logger
{
    private static Logger _instance;
    private static readonly object _lock = new object();
    
    private Logger() { }  // Özel yapıcı
    
    public static Logger Instance
    {
        get
        {
            lock (_lock)
            {
                if (_instance == null)
                    _instance = new Logger();
                return _instance;
            }
        }
    }
    
    public void Log(string message) => Console.WriteLine(message);
}

lock ifadesi iş parçacığı güvenliğini sağlar; birden fazla iş parçacığı Instance öğesine aynı anda erişmeye çalışırsa, kritik bölüme aynı anda yalnızca biri girebilir. Bu olmadan, iki iş parçacığı da _instance değerini null olarak görebilir ve ayrı örnekler oluşturabilirdi.

C#, statik başlatmayı kullanarak iş parçacığı güvenliğinde daha basit bir yaklaşım sunar:

public class Logger
{
    private static readonly Logger _instance = new Logger();
    
    private Logger() { }
    
    public static Logger Instance => _instance;
    
    public void Log(string message) => Console.WriteLine(message);
}

Bu sürüm iş parçacığı açısından güvenlidir çünkü CLR, statik alan başlatılmasının yalnızca bir kez gerçekleşmesini garanti eder. Her iki yaklaşım da her zaman aynı örneği almanızı sağlar:

Logger.Instance.Log("First call");
Logger.Instance.Log("Same instance");

Görev

Kolay

Singleton desenini kullanarak iş parçacığı güvenli bir yapılandırma yöneticisi oluşturalım. Gerçek uygulamalarda yapılandırma ayarlarına programın tamamı boyunca erişilebilmesi ve yalnızca bir örneğin bulunması gerekir; Singleton bunun için mükemmel bir kullanım alanıdır.

Kodunuzu iki dosyaya ayıracaksınız:

ConfigManager.cs: ConfigManager ad alanında Singleton desenini uygulayan bir Configuration sınıfı oluşturun. Yapılandırma yöneticiniz şunları yapmalıdır:
- Tek örneği tutacak özel bir statik alana sahip olmalı
- Dışarıdan örnek oluşturulmasını engellemek için özel bir oluşturucu kullanmalı
- Tek örneği döndüren statik bir Instance özelliği sağlamalı (iş parçacığı güvenliği için daha basit statik başlatma yaklaşımını kullanın)
- _appName değeriyle başlatılan özel bir string alanı "MyApp" içermeli
- Uygulama adını güncellemek için bir SetAppName(string name) yöntemine sahip olmalı
- Geçerli uygulama adını döndüren bir GetAppName() yöntemine sahip olmalı
Program.cs: Ana dosyanızda, örneğe birden çok kez erişerek ve değişikliklerin tüm başvurular arasında korunduğunu göstererek Singleton'ın doğru çalıştığını kanıtlayın.

Bir girdi alacaksınız:

Ayarlanacak yeni uygulama adı (örneğin, ProductionServer)

Programınızda:

ConfigManager örneğini alın ve varsayılan uygulama adını yazdırın
Örneği tekrar alın (farklı bir değişkene) ve girdiden gelen yeni uygulama adını ayarlamak için kullanın
Örneği üçüncü kez alın ve tüm başvuruların aynı verileri paylaştığını kanıtlamak için uygulama adını yazdırın

Örneğin, girdi ProductionServer ise çıktı şu şekilde olmalıdır:

MyApp
ProductionServer

Bu, Singleton'ın temel faydasını gösterir: Instance öğesine kaç kez erişirseniz erişin, paylaşılan duruma sahip aynı nesneyi alırsınız. Statik başlatma yaklaşımı iş parçacığı güvenliğini garanti eder; çünkü CLR, birden çok iş parçacığı aynı anda erişse bile statik alanın yalnızca bir kez başlatılmasını sağlar.

Kendin dene

using System;
using Configuration;

class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        // Girdiyi oku - yeni uygulama adı
        string newAppName = Console.ReadLine();
        
        // TODO: ConfigManager örneğini al ve varsayılan uygulama adını yazdır
        
        // TODO: Örneği tekrar al (farklı bir değişkene) ve yeni uygulama adını ayarlamak için kullan
        
        // TODO: Örneği üçüncü kez al ve tüm referansların aynı veriyi paylaştığını kanıtlamak için uygulama adını yazdır
    }
}