C++ 单例模式(懒汉、饿汉模式)
程序员文章站
2024-02-05 15:07:52
1、简单的单例模式实现 2、C++的构造函数不是线程安全的，所以上述代码在多线程的情况下是不安全的，原因是new Singelton时，这句话不是原子的，比如一个线程执行了new的同时，另一个线程对if进行判断（此时实例还没被创建出来）。在windows下模拟： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ......
1、简单的单例模式实现
2、c++的构造函数不是线程安全的，所以上述代码在多线程的情况下是不安全的，原因是new singelton时，这句话不是原子的，比如一个线程执行了new的同时，另一个线程对if进行判断（此时实例还没被创建出来）。在windows下模拟：
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#include <iostream>#include <process.h>#include <windows.h>using namespace std;
class singelton{
private:
singelton(){
m_count ++;
printf("singelton begin\n");
sleep(1000); // 加sleep为了放大效果
printf("singelton end\n");
}
static singelton *single;
public:
static singelton *getsingelton();
static void print();
static int m_count;
};singelton *singelton::single = nullptr;
int singelton::m_count = 0;
singelton *singelton::getsingelton(){ if(single == nullptr){
single = new singelton;
}
return single;
}void singelton::print(){
cout<<m_count<<endl;
}// 回调函数void threadfunc(void *p){
dword id = getcurrentthreadid(); // 获得线程id
cout<<id<<endl;
singelton::getsingelton()->print(); // 构造函数并获得实例，调用静态成员函数
}int main(int argc, const char * argv[]) {
int threadnum = 3;
handle threadhdl[100];
// 创建3个线程
for(int i = 0; i<threadnum; i++){
threadhdl[i] = (handle)_beginthread(threadfunc, 0, nullptr);
}
// 让主进程等待所有的线程结束后再退出
for(int i = 0; i<threadnum; i++){
waitforsingleobject(threadhdl[i], infinite);
}
cout<<"main"<<endl; // 验证主进程是否是最后退出
return 0;
} |
运行结果：
该单例模式也称为懒汉式单例。
懒汉：故名思义，不到万不得已就不会去实例化类，也就是说在第一次用到类实例的时候才会去实例化。与之对应的是饿汉式单例。（注意，懒汉本身是线程不安全的，如上例子）
饿汉：饿了肯定要饥不择食。所以在单例类定义的时候就进行实例化。（本身就是线程安全的，如下例子）
关于如何选择懒汉和饿汉模式：
特点与选择：
懒汉：在访问量较小时，采用懒汉实现。这是以时间换空间。
饿汉：由于要进行线程同步，所以在访问量比较大，或者可能访问的线程比较多时，采用饿汉实现，可以实现更好的性能。这是以空间换时间。
3、饿汉式的单例实现
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#include <iostream>#include <process.h>#include <windows.h>using namespace std;
class singelton{
private:
singelton(){
m_count ++;
printf("singelton begin\n");
sleep(1000); // 加sleep为了放大效果
printf("singelton end\n");
}
static singelton *single;
public:
static singelton *getsingelton();
static void print();
static int m_count;
};// 饿汉模式的关键：初始化即实例化singelton *singelton::single = new singelton;
int singelton::m_count = 0;
singelton *singelton::getsingelton(){ // 不再需要进行实例化
//if(single == nullptr){
// single = new singelton;
//}
return single;
}void singelton::print(){
cout<<m_count<<endl;
}// 回调函数void threadfunc(void *p){
dword id = getcurrentthreadid(); // 获得线程id
cout<<id<<endl;
singelton::getsingelton()->print(); // 构造函数并获得实例，调用静态成员函数
}int main(int argc, const char * argv[]) {
int threadnum = 3;
handle threadhdl[100];
// 创建3个线程
for(int i = 0; i<threadnum; i++){
threadhdl[i] = (handle)_beginthread(threadfunc, 0, nullptr);
}
// 让主进程等待所有的线程结束后再退出
for(int i = 0; i<threadnum; i++){
waitforsingleobject(threadhdl[i], infinite);
}
cout<<"main"<<endl; // 验证主进程是否是最后退出
return 0;
} |
运行结果：
4、线程安全的懒汉式单例的实现
饿汉式会提前浪费我们的内存空间以及资源，如果有项目中要求我们在使用到实例的时候再去实例化，则还是需要使用懒汉式。
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class singleton
{protected:
singleton()
{
// 初始化
pthread_mutex_init(&mutex);
}
private:
static singleton* p;
public:
static pthread_mutex_t mutex;
static singleton* initance();
};pthread_mutex_t singleton::mutex;singleton* singleton::p = null;singleton* singleton::initance(){ if (p == null)
{
// 加锁
pthread_mutex_lock(&mutex);
if (p == null)
p = new singleton();
pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
return p;
} |
需要注意的是：上面进行的两次if(p == null)的检查，因为当获得了实例之后，有了外层的判断之后，就不会再进入到内层判断，即不会再进行lock以及unlock的操作。