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线程相关的单例模式（C\C++）

2024-07-06 15:37:31   221人阅读

最近开发有这样的需求，

我需要一个静态类，我可以在线程中的任何地方调用它的public函数已完成对应的功能；

这个静态类会调用我初始化给它的一个指针，这个指针是与线程一一对应的；

准确来说这种模式应该叫多例模式，它是单例模式和工厂模式的一个变式。下面说一下，我的实现思路。

（一）实例指针

如果是单例模式，会有一个指针或者静态变量来存储这个静态变量，而这里多例，则需要使用一个Map来存储，Map的key是当前线程的句柄，Map定义如下：

typedef map<DWORD, CRelatedThreadMultiton*> ThreadMap;

（二）获取指针

与单例模式相同，构造是私有的，通过静态的接口来获得实例。而与其有所差异的地方在于，如果已经存在于map，我需要从map中拿到对应的instance，而如果不存在，则需要在new之后，将其存放于map中。由于是线程相关的，也就是说一个线程中只会有一个instance，所以它本质上与单线程的单例模式是类似的，不会存在多线程的危险。

下面是获得单例指针的代码：

	// 获得指定的单例
	CRelatedThreadMultiton *pInstance = NULL;
	if (InstanceExisted(dwThreadId))
	{
		pInstance = m_ThreadIdMap[dwThreadId];
	}
	else
	{
		pInstance = new CRelatedThreadMultiton;
		m_ThreadIdMap[dwThreadId] = pInstance;
	}
这里判断是否存在，需要通过遍历map表来实现，实现如下：

BOOL CRelatedThreadMultiton::InstanceExisted( DWORD _dwThreadId )
{
	ThreadMap::iterator itor = m_ThreadIdMap.begin();
	while (itor!=m_ThreadIdMap.end())
	{
		if (itor->first == _dwThreadId)
		{
			return TRUE;
		}
		itor++;
	}

	return FALSE;
}
（三）instance的释放

我认为instance有两个释放时机，一个是我在获得一个新的之前，我可以检查map表中是否有无效的项，如果有，则擦除之。另一个是在析构的时候需要清空map表，删除指针。

删除无效指针的实现如下：

// 删除map中已经失效的指针
BOOL CRelatedThreadMultiton::RemoveInvalidInstance()
{
	ThreadMap::iterator itor = m_ThreadIdMap.begin();
	while (itor!=m_ThreadIdMap.end())
	{
		if (!ThreadExisted(itor->first))
		{
			//delete itor->second;
			itor = m_ThreadIdMap.erase(itor);
		}
		else
			itor++;
	}

	return TRUE;
}
这里需要用到判断一个遍历当前进程的线程的方法，可以通过快照的方式遍历，代码不难，只是需要熟悉几个常用的API,可以如下实现：

// 遍历当前进程的所有线程，判断当前进程是否存在
BOOL CRelatedThreadMultiton::ThreadExisted(DWORD _dwThreadId)
{
	BOOL bRet = FALSE;
	HANDLE hThreadSnap = INVALID_HANDLE_VALUE; 
	THREADENTRY32 threadEntry32; 

	// 创建当前进程的快照
	hThreadSnap = CreateToolhelp32Snapshot( TH32CS_SNAPTHREAD, 0 ); 
	if( hThreadSnap == INVALID_HANDLE_VALUE ) 
		return FALSE;

	threadEntry32.dwSize = sizeof(THREADENTRY32 ); 

	// 获得快照的第一个线程
	if( !Thread32First( hThreadSnap, &threadEntry32 ) ) 
	{
		CloseHandle( hThreadSnap );     // Must clean up the snapshot object!
		return FALSE;
	}

	// 依次遍历所有线程，检查是否存在该线程
	do 
	{ 
		if (threadEntry32.th32ThreadID == _dwThreadId)
		{
			bRet = TRUE;
			break;
		}
	} while( Thread32Next(hThreadSnap, &threadEntry32 ) ); 

	CloseHandle( hThreadSnap );		// 关闭快照

	return bRet;
}


</pre><span style="white-space:pre">		</span>（四）析构</p><p><span style="white-space:pre">		</span>其实，本质上来说，这个线程相关的多例模式就是一个单例模式，可以完全按照单例模式自动析构的方法进行析构。</p><p><span style="white-space:pre">		</span>定义一个内部类，声明其对应的静态成员变量。</p><p><pre name="code" class="cpp">	class CGarbo			// 用于在析构函数中释放各个Instance句柄
	{
	public:
		~CGarbo()
		{ 
			RemoveInvalidInstance();
		}
	};
	static CGarbo garbo;

需要注意的是，静态的类成员变量，定义和声明是需要分开的，类内声明，类外定义，不多说，下面是map和garbo成员的定义与初始化：

// 为静态成员变量定义
ThreadMap CRelatedThreadMultiton::m_ThreadIdMap;
CRelatedThreadMultiton::CGarbo CRelatedThreadMultiton::garbo;

（五）初始化线程数据与使用线程数据

为了更方便的测试，我们定义一个类，用于模拟线程对应的数据结构，

该测试类如下：

typedef struct _testStruct
{
	int a;
	int b;
	int c;
}testStruct;

然后提供一个PrintC接口用于对外输出

public:
	BOOL PrintC();
BOOL CRelatedThreadMultiton::PrintC()
{
	printf("c:%d\n", m_pTest->c);

	return TRUE;
}

最后写两个线程，用于测试，我们的结果如何：

// test.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

#include "stdafx.h"
#include "Multiton.h"

#include<iostream>
#include <process.h>

using namespace std;

//DWORD WINAPI SubThread1(LPVOID lpParam)
unsigned _stdcall SubThread1(void* param)
{
	testStruct test;
	test.c = 1;

	CRelatedThreadMultiton *pInstance = NULL;
	pInstance = CRelatedThreadMultiton::GetRTMultiton();
	pInstance->Init((PVOID *)&test);

	while(TRUE)
	{
		pInstance->PrintC();
		
		static int j =0;
		j++;
		if (j>10)
		{
			break;
		}
		Sleep(500);
	}

	return 0;
}

unsigned _stdcall SubThread2(void* param)
{
	testStruct test;
	test.c = 2;

	CRelatedThreadMultiton *pInstance = NULL;
	pInstance = CRelatedThreadMultiton::GetRTMultiton();
	pInstance->Init((PVOID *)&test);

	while(TRUE)
	{
		pInstance->PrintC();
		
		static int i =0;
		i++;
		if (i>10)
		{
			break;
		}
		Sleep(1000);
	}
	return 0;
}
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	DWORD hProcess = GetCurrentProcessId();

	HANDLE hThread1;
	HANDLE hThread2;

	unsigned int uThreadID1;
	unsigned int uThreadID2;

	hThread1 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, SubThread1, NULL, NULL, &uThreadID1);
	hThread2 = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, SubThread2, NULL, NULL, &uThreadID2);
	
	::WaitForSingleObject(hThread1, INFINITE);
	::WaitForSingleObject(hThread2, INFINITE);

	_endthreadex(uThreadID1);
	_endthreadex(uThreadID2);

	return 0;
}

最后，放一下打印的结果：


ok，现在已经实现了最初希望的目标，如果有任何建议和问题，欢迎大家斧正，谢谢！~

最近发现自己的博客竟然和自己做事一般麻乱，甚是烦躁，趁着端午节假期期间，准备做个小的调整。另，需要学的东西真的好多，就拿设计模式来说，稍微有些编程经验的，一两个小时也能看懂其目的和实现技术，更专家一些，甚至可以自己再独立实现，但是，工作中慢慢用来，才应了陆游的一句诗词“纸上得来终觉浅，须知此事要躬行。”被认为是最简单的一个单例模式，在面对多线程的时候，都需要有番考量才敢用之。

贴上工程的0分下载地址：

http://download.csdn.net/detail/fukainankai/7425211


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