Jak zaimplementować wzorzec projektowy Singleton w Visual Basic, na co zwrócić uwagę w kontekście bezpieczeństwa wątków i jaka jest różnica między klasyczną a leniwą (lazy) wersją implementacji?

Odpowiedź.

Wzorzec Singleton zapewnia, że klasa ma tylko jedną instancję i udostępnia do niej globalny dostęp. W VB.NET zwykle używa się prywatnego konstruktora i statycznej właściwości do przechowywania jedynej instancji:

Public Class Singleton
    Private Shared _instance As Singleton
    Private Sub New()
        ' Prywatny konstruktor
    End Sub
    Public Shared ReadOnly Property Instance() As Singleton
        Get
            If _instance Is Nothing Then
                _instance = New Singleton()
            End If
            Return _instance
        End Get
    End Property
End Class

Bezpieczeństwo wątków: W środowisku wielowątkowym istnieje możliwość stworzenia dwóch instancji przy jednoczesnym dostępie. Rozwiązanie: użycie blokady lub konstrukcji Lazy(Of T):

' Leniwa, bezpieczna dla wątków implementacja
Public Class Singleton
    Private Shared ReadOnly _instance As New Lazy(Of Singleton)(Function() New Singleton())
    Private Sub New()
    End Sub
    Public Shared ReadOnly Property Instance() As Singleton
        Get
            Return _instance.Value
        End Get
    End Property
End Class

Różnica:

• Klasyczny Singleton tworzy instancję przy pierwszym dostępie, ale wymaga ręcznej synchronizacji.
• Wersja "leniwa" wykorzystuje wbudowane mechanizmy .NET do tworzenia instancji w sposób bezpieczny dla wątków.

Pytanie z haczykiem.

Jakie są zagrożenia związane z takim kodem dla implementacji Singleton?

Public Shared ReadOnly Property Instance() As Singleton
    Get
        If _instance Is Nothing Then
            _instance = New Singleton()
        End If
        Return _instance
    End Get
End Property

Odpowiedź: W wielowątkowym środowisku może wystąpić sytuacja, w której dwa wątki jednocześnie zobaczą, że _instance jest Nothing, i obydwa utworzą obiekt. Dlatego takie podejście nie jest całkowicie bezpieczne dla wątków. Zaleca się użycie Lazy(Of T) lub SyncLock do blokady.

Przykłady rzeczywistych błędów z powodu nieznajomości subtelności tematu.

---

Historia

System ERP: Logger Singleton, uruchamiany z usług, czasami był tworzony podwójnie, logi ginęły. Powód — brak synchronizacji w właściwości, mimo że aplikacja była wielowątkowa.

---

Historia

Aplikacja Windows Forms: W projekcie wyciągnięto pracę z bazą danych do Singletona, ale nie zaimplementowano leniwej inicjalizacji. Przy starcie aplikacji miał miejsce ciężki connecting, co spowolniło ładowanie UI dla wszystkich.

---

Historia

Wtyczka platformy dziennikarskiej: Próbowano użyć statycznej zmiennej w module dla Singleton, niechronionej przed dostępem wielowątkowym, w rezultacie w fazie obciążenia pojawiło się kilka instancji obsługi poczty email, co spowodowało duplikację wiadomości.