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タイトルの件、WCFサービス上でシングルトンクラスを扱うことを想定してスレッドセーフな
実装をしたいと考えております。
検索もしてみたのですが、いくつか方法があるようで実際どれが正しいのか
よく分かりません。。

大変恐縮ですが、サンプルコード等のリンクでも構いませんので、
ご教示頂けないでしょうか?

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  • 1
    そもそもWCFサービスのホスト方法には複数の選択肢があります。ホスト方法によっては通常のシングルトンが有効だったり、構造上シングルトンを実装できないものもあります。どれを使われる想定でしょうか?
    – sayuri
    Commented 2017年10月11日 2:49
  • 説明不足ですみません。インターネット インフォメーション サービスでのホスティングとなります。
    – mame
    Commented 2017年10月11日 3:14

2 件の回答 2

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シングルトンパターンにはおおむね3パターンの実装方法があります。

最初の方法は

class Hoge
{
    private static Fuga _Piyo;
    public static Fuga Piyo => _Piyo ?? (_Piyo = new Fuga());
}

とプロパティにアクセスしたタイミングでインスタンスを作成するものです。この方法は_Piyonullかどうかを判定してからnew Fuga()を代入するまでの間に他のスレッドでもnew Fuga()を作成し始め、結果的にインスタンスが複数作成される危険性があります。つまりスレッドセーフではありません

この問題はスタティックメンバーの初期化子を使用すると回避できます。

class Hoge
{
    public static Fuga Piyo { get; } = new Piyo();
}

このような実装はstaticメンバーの初期化がランタイムにより厳密に一度しか行われないことが保証されるため、new Fuga()が複数回呼び出されることはありません。ですがHoge型が初期化されるタイミングが不定という問題があります。

タイミングも制御したい場合は、static初期化子でロックオブジェクトを作成します。

class Hoge
{
    private static readonly object _Lock = new object();
    private static Fuga _Piyo;
    public static Fuga Piyo
    {
        get
        {
            lock (Lock)
            {
                if (_Piyo == null)
                {
                    _Piyo = new Fuga();
                }
                return _Piyo;
            }
        }
    }
}

どれが正しいというよりかは、最初の2個の欠点を許容できるかどうかで方法を選べばよいと思います。

なお作成されたインスタンスの実装がスレッドセーフであるかは別問題です。これに関しては個別の設計になりますので

  • ローカルな状態をフィールドで共有しない
  • 状態をインスタンス内で共有する場合は適切にロックを行う

といった程度しかアドバイスできません。

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  • インスタンスの実装がスレッドセーフであるかは別問題とのことで、 ロック処理を実施しようと考えております。 •状態をインスタンス内で共有する場合は適切にロックを行う ->シングルトンクラス内でのロック処理にlock(this)と記載するのは  避けたほうが良いでしょうか。  上記のコード例のように_Lockオブジェクトを宣言して、  lock(_Lock)と記載したほうが良いでしょうか?
    – mame
    Commented 2017年10月11日 5:57
  • 1
    lock (this)はオーソドックスな方法ではありますが、外部からも同じインスタンスにロックをかけられるため好ましくはないです。自身が管理できる範囲内でしか使用しないのであれば止めませんが。第三者の誤用を防ぐ安全策としてはやはりインスタンスフィールドにロック用オブジェクトを持たせる実装になります。
    – pgrho
    Commented 2017年10月11日 6:06
  • 外部からも同じインスタンスにロックをかけられるため、好ましくないとのこと承知いたしました。
    – mame
    Commented 2017年10月11日 6:18
1

インターネット インフォメーション サービスでのホスティングとなると、状態管理とプロセスのリサイクルにて次のように説明されています。

IIS ホスト環境は、メモリにローカル状態を保持しないサービスに最適化されています。IIS は、さまざまな外部および内部イベントに応答してホスト プロセスをリサイクルするため、メモリのみに格納される揮発性の状態はすべて失われます。IIS でホストされるサービスは、それぞれの状態をプロセスの外部 (データベースなど)、またはアプリケーションのリサイクル イベントが発生した場合に簡単に再作成できるメモリ内キャッシュに格納する必要があります。

何らかの手段でシングルトンを実現しても、IISによってプロセスをリサイクルされると全てがリセットされます。更に既定では29時間毎に定期的にリサイクルされる設定になっています。その他、ワーカープロセス数を2以上に設定した場合、複数プロセスにまたがるためにどのような努力をしてもシングルトンは実現できません。

インターネット インフォメーション サービスでのホスティングを行うのであれば、シングルトンに頼らない実装をお勧めします。


プロセス間でシングルトンクラスの情報を共有する必要はありません。 1プロセス内でシングルトンクラスの情報を共有できればと考えております。 基本的にシングルトンクラスの動作設定は、設定ファイルに記載しており、 インスタンス取得後、初期化処理をしてシングルトンクラスに保持しています。

コメントを読む限り、厳密な意味でのシングルトンを求めているわけではないように見受けられます。キャッシュとして初期化済みインスタンスがあれば再利用し、なければ新規にインスタンスを用意すれば十分かと。Weak Referencesという概念もありますがインスタンスを破棄する必要性も特にないためあまり関係なさそうです。また限定的な初期化も用意されていますがpgrhoさんが説明されているように特に使用しなくても実現できます。

1点気になるのは「インスタンス取得後、初期化処理をして」と言及されていることです。初期化処理はコンストラクターで行うべきです。インスタンス作成済み=初期化済みと状態を一致させることができます。

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  • プロセス間でシングルトンクラスの情報を共有する必要はありません。 1プロセス内でシングルトンクラスの情報を共有できればと考えております。 基本的にシングルトンクラスの動作設定は、設定ファイルに記載しており、 インスタンス取得後、初期化処理をしてシングルトンクラスに保持しています。 その保持している値が、インスタンスごと時間が経つとリセットされてしまうと認識しております。 これは問題ですので念のため、シングルトンクラスのインスタンス取得後、 初期化処理をしていなければ、毎回初期化処理をして設定ファイルの 内容を読み込む方法をとるつもりです。この要件でも難しいでしょうか。
    – mame
    Commented 2017年10月11日 6:26
  • 1
    @mame さん、回答として加筆しましたのでご確認ください。
    – sayuri
    Commented 2017年10月11日 9:33
  • @sayuriさん、初期化処理ですが、コンストラクタで行うべきと思いますが、 初期化処理時にファイルのパスを引数として渡しているため、 コンストラクタではなく、初期化メソッドで初期化を行っています。 この初期化処理がスレッドセーフになるようにメソッド内で lockメソッドを利用します。
    – mame
    Commented 2017年10月11日 11:33
  • 1
    二段階で初期化することに私個人は意義を見出せませんが、個人の自由ですので @mame さんがそのような実装を選択されるのは構いません。ただし、一般的でないことは事実であり、Q&Aサイト向きな情報として指摘しました。またシングルトンもpgrhoさんが回答されているように一般的には厳密に一つのインスタンスを扱う前提で議論されます。しかし複数のインスタンスが存在しても構わないとのことでした。理想と現実のギャップを理解したうえで検索されることをお勧めします。
    – sayuri
    Commented 2017年10月12日 2:34

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