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C++的单例模式与线程安全单例模式(懒汉/饿汉)
1 教科书里的单例模式
我们都很清楚一个简单的单例模式该怎样去实现:构造函数声明为private或protect防止被外部函数实例化,内部保存一个private static的类指针保存唯一的实例,实例的动作由一个public的类方法代劳,该方法也返回单例类唯一的实例。
上代码:
class singleton{protected: singleton(){}private: static singleton* p;public: static singleton* instance();};singleton* singleton::p = NULL;singleton* singleton::instance(){ if (p == NULL) p = new singleton(); return p;}
这是一个很棒的实现,简单易懂。但这是一个完美的实现吗?不!该方法是线程不安全的,考虑两个线程同时首次调用instance方法且同时检测到p是NULL值,则两个线程会同时构造一个实例给p,这是严重的错误!同时,这也不是单例的唯一实现!
2 懒汉与饿汉
单例大约有两种实现方法:懒汉与饿汉。
- 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,所以上边的经典方法被归为懒汉实现;
- 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。
特点与选择:
- 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。
- 在访问量较小时,采用懒汉实现。这是以时间换空间。
3 线程安全的懒汉实现
线程不安全,怎么办呢?最直观的方法:加锁。
方法1:加锁的经典懒汉实现:
class singleton{protected: singleton() { pthread_mutex_init(&mutex); } private: static singleton* p;public: pthread_mutex_t mutex; static singleton* initance();};singleton* singleton::p = NULL;singleton* singleton::initance(){ if (p == NULL) { pthread_mutex_lock(&mutex); if (p==NULL) p = new singleton(); pthread_mutex_unlock(&mutex); } return p;}
方法2:内部静态变量的懒汉实现
此方法也很容易实现,在instance函数里定义一个静态的实例,也可以保证拥有唯一实例,在返回时只需要返回其指针就可以了。推荐这种实现方法,真得非常简单。
class singleton{protected: singleton() { pthread_mutex_init(&mutex); }public: pthread_mutex_t mutex; static singleton* initance(); int a;};singleton* singleton::initance(){ pthread_mutex_lock(&mutex); static singleton obj; pthread_mutex_unlock(&mutex); return &obj;}
4 饿汉实现
为什么我不讲“线程安全的饿汉实现”?因为饿汉实现本来就是线程安全的,不用加锁。为啥?自己想!
class singleton{protected: singleton() {}private: static singleton* p;public: static singleton* initance();};singleton* singleton::p = new singleton;singleton* singleton::initance(){ return p;}
是不是特别简单呢?
以空间换时间,你说简单不简单?
面试的时候,线程安全的单例模式怎么写?肯定怎么简单怎么写呀!饿汉模式反而最懒[正经脸]!
C++的单例模式与线程安全单例模式(懒汉/饿汉)
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