.NET Core中延迟单例另一种写法【.NET Core和.NET Framework的beforefieldinit差异】

1.BeforeFieldInit是什么

   前段时间在反编译代码时无意间看到在类中有一个BeforeFieldInit特性，处于好奇的心态查了查这个特性，发现这是一个关于字段初始化时间的特性【提前初始化字段】，下面先来看一下这个特性在.net framework中的作用

class Foo
{
   public static String x = GetStr("初始化 Foo 静态成员字段");
   public static String GetStr(String str)
  {
       Console.WriteLine(str);
       return str;
  }
}

   在上面Foo类中只定义了一个静态字段x和一个静态方法GetStr的方法，在这里需要关注的是静态字段x的初始化时机

static void Main(string[] args)
{
      Console.WriteLine("Main方法开始");
      Foo.GetStr("手动调用Foo.GetSring()方法");
      String y = Foo.x;
}

  在Main中简单的调用静态方法和静态字段，我们知道静态字段的赋值是在静态构造函数中进行的，那么输出顺序应该是 “Main方法开始”，”初始化Foo静态成员字段“，”手动调用Foo.GetString()方法“，但是真的是这样吗，答案是错的

  可以看到静态成员字段的初始化是在最开始，那么为什么会这样呢，我们将代码反编译IL后会发现在类中具有一个beforefieldinit特性，

.class private auto ansi beforefieldinit BeoreFieldInitTest2.Foo
    extends [mscorlib]System.Object
{
} // end of class BeoreFieldInitTest2.Foo

   那么BeforeFieldInit是什么，我找到了一篇文章有对BeforeFieldInit的详细讲解，在这里也不过多介绍，

2.取消BeforeFieldInit加载

  那么该怎么取消beforefieldinit特性呢，其实很简单，只需要在类中加入一个静态构造函数即可

class Foo
{
     public static string x = GetStr("初始化 Foo 静态成员字段");
     //空的静态构造函数
     static Foo(){}
     public static String GetStr(String str)
     {
         Console.WriteLine(str);
          return str;
      }
        
}

  然后此时输入就如我们所猜测那样

 并且反编译可以看到IL代码也取消了beforefieldinit特性

.class private auto ansi BeoreFieldInitTest2.Foo
    extends [mscorlib]System.Object
{
} // end of class BeoreFieldInitTest2.Foo

  下面就该进入正题，来看看.NET Core中不一样的BeforeFieldInit  

3.BeforeFieldInit在.NET Core 中的差异

  将最开始的代码在.NET Core中跑一跑会发现跟.NET Framework不一样的操作

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Main方法开始");
            Foo.GetStr("手动调用Foo.GetSring()方法");
            String y = Foo.x;
        }
    }
    class Foo
    {
        public static string x = GetStr("初始化 Foo 静态成员字段");
        public static String GetStr(String str)
        {
            Console.WriteLine(str);
            return str;
        }
    }

 

  可以看到在.NET Core并没有像.NET Framework那样进行提前加载，并且加载貌似还延迟了，反编译代码可以看到beforefieldinit特性还在Foo类上

.class private auto ansi beforefieldinit BeforeFieldInitTest.Foo
    extends [System.Runtime]System.Object
{
} // end of class BeforeFieldInitTest.Foo

    那么在.NET Core加入静态构造函数会怎么呢?怀着各种疑惑进行测试

class Program
{
     static void Main(string[] args)
     {
          Console.WriteLine("Main方法开始");
          Foo.GetStr("手动调用Foo.GetSring()方法");
          String y = Foo.x;
      }
 }
class Foo
{
      public static string x = GetStr("初始化 Foo 静态成员字段");
      //空的静态构造函数
      static Foo() { }
      public static String GetStr(String str)
      {
          Console.WriteLine(str);
          return str;
      }
}

    可以看到.NET Core中加入静态构造函数以后输出跟.NET Framework一致，也就说可以猜测.NET Core运行时对beforefieldinit特性进行了优化,当然这也只是我的猜测

4.利用.NET Core中beforefieldinit实现的单例

   在.NET Framework中我们都是使用Lazy<>类来创建延迟加载单例，但是我们可以看到在.NET Core中beforefieldinit是延迟加载的，所以我们直接可以使用此方法来创建延迟安全单例，

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
         Console.WriteLine("Main方法开始");
         Foo.GetStr("手动调用Foo.GetSring()方法");
         Console.WriteLine("我是分隔符");
          Console.WriteLine("我是分隔符");
          var foo= Foo.CreateInstance;
     }
}
class Foo
{
     public static Foo CreateInstance { get;  } = new Foo();
     private Foo()
     {
         Console.WriteLine("创建了Foo实例");
     }
     public static String GetStr(String str)
     {
         Console.WriteLine(str);
         return str;
     }
 }

  运行结果可以看到创建实例被延迟了，

  当然，这种创建单例也是有缺点的，当类中还有其它静态字段或属性时，并且在外部进行了调用，那么此时也会初始化此属性

class Program
{
     static void Main(string[] args)
     {
         Console.WriteLine("Main方法开始");
         Foo.GetStr("手动调用Foo.GetSring()方法");
         var y = Foo.x;//调用静态字段/属性
         Console.WriteLine("我是分隔符");
         Console.WriteLine("我是分隔符");
         var foo= Foo.CreateInstance;
     }
 }
 class Foo
 {
     public static string x = GetStr("初始化 Foo 静态成员字段"); //加入了静态字段或属性
     //public static String X { get; set; } = GetStr("初始化 Foo 静态成员字段");
     public static Foo CreateInstance { get;  } = new Foo();
     private Foo()
     {
         Console.WriteLine("创建了Foo实例");
     }
     public static String GetStr(String str)
     {
         Console.WriteLine(str);
         return str;
     }
}

   也就是说在.NET Core中beforfieldinit特性时当有一个静态变量被使用时就初始化所有静态变量