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[C#] 多线程单例子，分为阻塞型和分阻塞型, 在unity里的应用

news 2025/8/9 0:38:15

在单例中使用多线程时，需要注意以下几点：

线程安全：在多线程环境下，单例对象可能被多个线程同时访问，因此需要确保单例的线程安全，避免出现数据竞争等问题。
对象创建：如果在单例对象的构造函数中启动了新的线程，那么可能会在单例对象还没有完全创建完成时就开始执行线程。因此，在创建单例对象时需要考虑到线程的启动时机，可以使用懒汉式的延迟加载方式，在需要使用单例对象时再进行初始化。
生命周期管理：如果在单例对象中启动了线程，那么需要考虑线程的生命周期管理，避免线程一直运行导致资源泄漏等问题。可以在单例对象的析构函数中停止线程，或者提供额外的接口供外部调用停止线程。

以下是一个在单例中使用多线程的示例代码：


public class Singleton
{private static Singleton instance = null;private static readonly object padlock = new object();private Thread workerThread;private bool stopWorkerThread = false;public static Singleton Instance{get{lock (padlock){if (instance == null){instance = new Singleton();}return instance;}}}private Singleton(){workerThread = new Thread(WorkerThreadMethod);workerThread.Start();}private void WorkerThreadMethod(){while (!stopWorkerThread){// Do some work...}}public void StopWorkerThread(){stopWorkerThread = true;}~Singleton(){StopWorkerThread();}
}

在这个例子中，Singleton 是一个单例类，它在构造函数中启动了一个工作线程，并且提供了一个 StopWorkerThread 接口用于停止工作线程。在 Singleton 的析构函数中会调用 StopWorkerThread 接口来停止工作线程，确保线程的生命周期管理。在使用 Singleton 时，可以通过 Singleton.Instance 来获取单例对象，并且可以调用 StopWorkerThread 接口来停止工作线程。

非阻塞型

将GetInstance()的返回类型从Task改为UniTask，这是Unity针对异步编程所提供的更高效的API。
将_instance声明为UniTaskCompletionSource类型，并在Initialize()方法完成后使用TrySetResult()方法将结果赋值给_instance。
在Instance属性中使用AsyncLazy类型来实现延迟初始化，并确保多个线程安全地访问单例。
下面是修改后的代码示例：

using Cysharp.Threading.Tasks;public abstract class SingletonTask<T> where T : SingletonTask<T>, new()
{private static readonly AsyncLazy<T> _instance = new AsyncLazy<T>(async () =>{var instance = new T();await instance.InitializeAsync();return instance;});public static UniTask<T> InstanceAsync => _instance.Value;protected virtual UniTask InitializeAsync(){return UniTask.CompletedTask;}
}

这里我们使用了AsyncLazy来延迟初始化单例，并将Initialize()方法改为InitializeAsync()，返回UniTask类型。注意到InitializeAsync()方法是虚方法，方便子类进行实现。

使用时，可以通过调用InstanceAsync属性来获取单例，例如：


public class GameManager : SingletonTask<GameManager>
{private int _score = 0;public void AddScore(int score){_score += score;}protected override UniTask InitializeAsync(){Debug.Log("Game manager initialized.");return UniTask.CompletedTask;}
}// 在其他地方获取GameManager单例
GameManager.InstanceAsync.ContinueWith(gameManager => {gameManager.AddScore(100);
});

这里通过ContinueWith方法来在获取单例后执行添加分数的操作，而不需要等待单例初始化完成。

阻塞型

如果需要等待单例初始化完成，可以在获取单例的时候返回一个 Task 对象，并在单例初始化完成后 Task 对象得到通知。具体的实现可以参考下面的代码：


public abstract class SingletonTask<T> where T : SingletonTask<T>, new()
{private static readonly object padlock = new object();private static T _instance;private static TaskCompletionSource<T> _tcs;public static async Task<T> GetInstanceAsync(){if (_instance != null){return _instance;}if (_tcs == null){_tcs = new TaskCompletionSource<T>();}await _tcs.Task;return _instance;}protected SingletonTask(){lock (padlock){if (_instance != null){throw new InvalidOperationException("Cannot create multiple instances of singleton.");}_instance = this as T;_tcs?.TrySetResult(_instance);}}public abstract Task Initialize();
}

在上面的代码中，GetInstanceAsync 方法返回一个 Task 对象，如果单例已经初始化完成，则直接返回单例；否则创建一个 TaskCompletionSource 对象 _tcs 并返回其 Task 属性。当单例初始化完成时，调用 _tcs.TrySetResult(_instance) 方法，通知等待该 Task 的代码，单例已经初始化完成。具体使用方式如下：


public class MySingleton : SingletonTask<MySingleton>
{private MySingleton(){}public override async Task Initialize(){// 初始化代码await Task.Delay(1000);}
}// 获取单例，并等待初始化完成
var instance = await MySingleton.GetInstanceAsync();