【unity进阶知识1】最详细的单例模式的设计和应用，继承和不继承MonoBehaviour的单例模式，及泛型单例基类的编写
前言
在游戏开发中，单例模式应该是我们最常见也是用的最多的设计模式了，但是你真的了解它吗？
本文通过实例分析，我们将阐述如何设计和应用单例模式，以提高代码的可维护性和复用性。无论是初学者还是经验丰富的开发者，这篇文章都将为你提供实用的技巧和深入的理解，帮助你在 Unity 项目中更有效地管理资源和对象。
一、不使用单例
为什么要是有单例？我们先来看看不使用单例的情况下如何访问不同类方法
新增TestModel ，新增Log测试方法
public class TestModel
{
public int money = 100;
public int level = 2;
public void Log(){
Debug.Log($"打印金额：{money}");
Debug.Log($"打印等级:{level}");
}
}
调用Log方法
TestModel testModel = new TestModel();
testModel.Log();
运行效果，打印日志信息
可以发现，每次调用Log方法，我们都需要先实例化TestModel。如果我们还希望TestModel 数据应该保证整个游戏只有一份的，但是现在我们可以随意实例化多份TestModel 数据，这样我们就分不清哪个才是我们要的真正的数据
单例模式就可以很好的解决这个问题，而且访问的时候也可以非常方便的访问
二、普通单例模式
1、单例模式介绍
如果要让一个类只有唯一的一个对象，则可以使用单例模式来写。使用的时候用“类名.Instance.成员名”的形式来访问这个对象的成员。
实现步骤：
- 1、把构造函数私有化，防止外部创建对象。
- 2、提供一个属性给外部访问，这个属性就相当于是这个类唯一的对象。
单例模式分为饿汉式和懒汉式两种。
- 1、饿汉式单例模式：
在程序一开始的时候就创建了单例对象。但这样一来，这些对象就会在程序一开始时就存在于内存之中，占据着一定的内存。 - 2、懒汉式单例模式：
在用到单例对象的时候才会创建单例对象。
2、不继承MonoBehaviour的单例模式
2.1、基本实现
按前面的介绍编写代码
public class TestModel
{
private static TestModel instance;
public static TestModel Instance {
get {
//保证对象的唯一性
if (instance == null){
instance = new TestModel();
}
return instance;
}
}
public int money = 100;
public int level = 2;
public void Log(){
Debug.Log($"打印金额：{money}");
Debug.Log($"打印等级:{level}");
}
}
调用Log方法
TestModel.Instance.Log();
运行效果，打印日志信息，和之前的一样
现在无论你如何访问，都是同一个实例
2.2、防止外部实例化对象
当然，你会发现目前还是可以通过之前非单例模式进行访问TestModel数据
TestModel testModel = new TestModel();
如果你想防止外部实例化对象，其实也很简单，只要定义私有的构造方法即可
private TestModel(){}
2.3、最终代码
public class TestModel
{
private static TestModel instance;
public static TestModel Instance {
get {
//保证对象的唯一性
if (instance == null){
instance = new TestModel();
}
return instance;
}
}
//定义私有的构造方法，防止外部实例化对象
private TestModel(){}
public int money = 100;
public int level = 2;
public void Log(){
Debug.Log($"打印金额：{money}");
Debug.Log($"打印等级:{level}");
}
}
3、继承MonoBehaviour的单例模式
3.1、基本实现
继承MonoBehaviour的单例模式和前面类似，唯一的区别就是我们需要使用FindObjectOfType<T>() 来获取组件的引用，它是 Unity 中的一个方法，用于在场景中查找并返回类型为 T 的第一个实例。
public class TestUI : MonoBehaviour
{
//定义私有的构造方法，防止外部实例化对象
private TestUI(){}
private static TestUI instance;
public static TestUI Instance {
get {
//保证对象的唯一性
if (instance == null){
instance = FindObjectOfType<TestUI>();
}
return instance;
}
}
public void Log(){
Debug.Log("打印日志：访问成功");
}
}
调用
TestUI.Instance.Log();
直接执行肯定报空引用异常错误
因为我们继承了monobehavior的脚本，所以要要挂载到游戏场景身上才有用，记得挂载脚本
运行效果
3.2、自动创建和挂载单例脚本
如果每次访问单例我们都需要手动挂载脚本，那也太麻烦了，所以一般我们都通过代码自动创建和挂载对应脚本
GameObject go = new GameObject("TestUI");//创建游戏对象
instance = go.AddComponent<TestUI>();//挂载脚本到游戏对象
3.3、切换场景不销毁单例对象
即使我们在当前场景创建了单例对象，但是切换到一个新场景，必然会销毁之前的所有对象，这样就找不到之前创建的单例对象了
我们可以使用DontDestroyOnLoad(instance);，用于确保指定的游戏对象在加载新场景时不会被销毁。通常，当场景切换时，Unity 会销毁当前场景中的所有对象，但使用这个方法后，调用的对象（例如单例模式中的实例）将保持存在。
3.4、最终代码
public class TestUI : MonoBehaviour
{
//定义私有的构造方法，防止外部实例化对象
private TestUI(){}
private static TestUI instance;
public static TestUI Instance {
get {
//保证对象的唯一性
if (instance == null){
instance = FindObjectOfType<TestUI>();
if(instance == null){
GameObject go = new GameObject("TestUI");//创建游戏对象
instance = go.AddComponent<TestUI>();//挂载脚本到游戏对象
}
DontDestroyOnLoad(instance);
}
return instance;
}
}
public void Log(){
Debug.Log("打印日志：访问成功");
}
}
三、泛型单例基类
一个游戏可能有很多个单例，如果每个单例都需要书写这么多代码，既麻烦又容易出错，我们可以选择定义泛型单例基类
1、不继承MonoBehaviour的单例模式基类
1.1、基本实现
我们没办法new泛型T，所以使用反射
/// <summary>
/// 不继承MonoBehaviour的泛型单例基类
/// </summary>
public class Singleton<T> where T : Singleton<T>
{
private static T instance;
public static T Instance
{
get
{
// 保证对象的唯一性
if (instance == null)
{
instance = Activator.CreateInstance(typeof(T), true) as T; // 使用反射创建实例
}
return instance;
}
}
// 私有构造函数，防止外部实例化
protected Singleton() { }
}
使用，想要成为单例的类直接这个继承Singleton泛型单例基类即可，就不需要重复写那么多代码了
public class TestModel : Singleton<TestModel>
{
// //定义私有的构造方法，防止外部实例化对象
// private TestModel(){}
// private static TestModel instance;
// public static TestModel Instance {
// get {
// //保证对象的唯一性
// if (instance == null){
// instance = new TestModel();
// }
// return instance;
// }
// }
public int money = 100;
public int level = 2;
public void Log(){
Debug.Log($"打印金额：{money}");
Debug.Log($"打印等级:{level}");
}
}
调用，调用和之前一样
TestModel.Instance.Log();
结果，正常打印
1.2、防止外部实例化对象
不过现在我们又可以通过实例化的方式直接进行访问TestModel数据
TestModel testModel = new TestModel();
我们可以和前面一样，定义私有的构造方法，防止外部实例化对象
private TestModel(){}
不过为了方便，我们通常都不这么做，因为这样每个类我们又要新增这段构造方法，完全没有必要。多人协作时，我们只需要内部沟通好，单例不要通过实例化访问即可。
1.3、 多线程访问单例时会遇到问题
我们可以使用lock线程锁和volatile关键字进行处理。
lock线程锁当多线程访问时，同一时刻仅允许一个线程访问。
volatile关键字修饰的字段，当多个线程都对它进行修改时，可以确保这个字段在任何时刻呈现的都是最新的值。
private static object locker = new object();
private volatile static T instance;
1.3、最终代码
using System;
/// <summary>
/// 不继承MonoBehaviour的泛型单例基类
/// </summary>
public class Singleton<T> where T : Singleton<T>
{
//线程锁。当多线程访问时，同一时刻仅允许一个线程访问
private static object locker = new object();
//volatile关键字修饰的字段，当多个线程都对它进行修改时，可以确保这个字段在任何时刻呈现的都是最新的值
private volatile static T instance;
public static T Instance
{
get
{
if (instance == null)
{
lock (locker)
{
// 保证对象的唯一性
if (instance == null)
{
instance = Activator.CreateInstance(typeof(T), true) as T; // 使用反射创建实例
}
}
}
return instance;
}
}
// 私有构造函数，防止外部实例化
protected Singleton() { }
}
2、继承MonoBehaviour的单例模式基类
2.1、基本实现
using UnityEngine;
/// <summary>
/// 继承MonoBehaviour的泛型单例基类
/// </summary>
public class SingletonMono<T> : MonoBehaviour where T : MonoBehaviour
{
private static T instance;
public static T Instance
{
get
{
if (instance == null)
{
instance = FindObjectOfType<T>();
if (instance == null)
{
GameObject go = new GameObject(typeof(T).Name); // 创建游戏对象
instance = go.AddComponent<T>(); // 挂载脚本
}
}
return instance;
}
}
// 构造方法私有化，防止外部 new 对象
protected SingletonMono() { }
}
使用
public class TestUI : SingletonMono<TestUI>
{
// //定义私有的构造方法，防止外部实例化对象
// private TestUI(){}
// private static TestUI instance;
// public static TestUI Instance {
// get {
// //保证对象的唯一性
// if (instance == null){
// instance = FindObjectOfType<TestUI>();
// if(instance == null){
// GameObject go = new GameObject("TestUI");//创建游戏对象
// instance = go.AddComponent<TestUI>();//挂载脚本到游戏对象
// }
// DontDestroyOnLoad(instance);
// }
// return instance;
// }
// }
public void Log(){
Debug.Log("打印日志：访问成功");
}
}
调用
TestUI.Instance.Log();
效果，正常访问
2.2、切换场景不销毁单例对象
和前面一样，同样加上DontDestroyOnLoad(instance);即可
2.3、在OnDestroy方法中访问单例对象
如果直接在在OnDestroy方法中访问单例对象
private void OnDestroy() {
TestUI.Instance.Log();
}
每次运行结束时会报错:
Some objects were not cleaned up when closing the scene.(Did you spawn new GameObjects from OnDestroy?)
修改SingletonMono基类，我们可以新增变量IsExisted 记录单例对象是否存在，在成功实例化时IsExisted= true，OnDestroy时IsExisted=false
public static bool IsExisted { get; private set; } = false;
在OnDestroy调用时，先判断IsExisted是否为true
private void OnDestroy() {
if(TestUI.IsExisted) TestUI.Instance.Log();
}
效果，开始运行执行一次，结束运行调用OnDestroy又执行一次，且无报错
2.4、最终代码
using UnityEngine;
/// <summary>
/// 继承MonoBehaviour的泛型单例基类
/// </summary>
public class SingletonMono<T> : MonoBehaviour where T : MonoBehaviour
{
//记录单例对象是否存在。用于防止在OnDestroy方法中访问单例对象报错
public static bool IsExisted { get; private set; } = false;
private static T instance;
public static T Instance
{
get
{
if (instance == null)
{
instance = FindObjectOfType<T>();
if (instance == null)
{
GameObject go = new GameObject(typeof(T).Name); // 创建游戏对象
instance = go.AddComponent<T>(); // 挂载脚本
}
}
DontDestroyOnLoad(instance);
IsExisted = true;
return instance;
}
}
// 构造方法私有化，防止外部 new 对象
protected SingletonMono() { }
private void OnDestroy() {
IsExisted = false;
}
}
完结
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好了，我是向宇，https://xiangyu.blog.csdn.net
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