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【C++】实现单例模式 [懒汉模式、饿汉模式]

2019-09-06 15:38:06 阅读：186 来源： 互联网

标签：const template GetInstance sigleton 模式 instance mutex 单例饿汉

单例模式：保证一个类只被实例化一次！单例模式有懒汉和饿汉两种模式；

懒汉模式：第一次用到类的时候再去实例化；适合在访问量较小的时候使用；

【时间换空间，懒汉模式本身是线程不安全的！】

饿汉模式：类定义的时候就初始化；由于要进行线程同步，所以在访问量较大或可能访问的线程较多的情况下使用

【空间换时间，安全！】

< 饿汉模式 >

template<class T>
class singleton
{
protected:
	sigleton {};  //构造函数
private:
	sigleton(const sigleton&) {}; //禁止拷贝
	sigleton& operator = (const sigleton&) {}; //禁止赋值
	static T* m_instance;
public:
	static T* GetInstance();
};
template<class T>
T* sigleton<T>::GetInstance()
{
	return m_instance;
}
template<class T>
T* sigleton<T>::m_instance = new T();

在实例化m_instance变量的时候，直接调用类的构造函数，在未使用变量的时候，已经对m_instance进行赋值；在多线程情况下肯定是线程安全的，因为不存在多线程实例化的问题；

<懒汉模式>

template<class T>
class singleton
{
protected:
	sigleton {};  //构造函数
private:
	sigleton(const sigleton&) {}; //禁止拷贝
	sigleton& operator = (const sigleton&) {}; //禁止赋值
	static T* m_instance;
public:
	static T* GetInstance();
};
template<class T>
T* sigleton<T>::GetInstance()
{
	if(m_instance == NULL)
	{
		m_instance = new T();
	}
	return m_instance;
}
template<class T>
T* sigleton<T>::m_instance = NULL;

在懒汉模式下，定义m_instance变量先等于NULL，调用GetInstance()方法时判断是否要赋值，不安全是因为当多个线程同时调用GetInstance()方法的时候，有可能导致多个实例产生，所以为了实现线程安全，必须加锁；

<改进1> 利用互斥锁来达到线程安全，但影响效率

template<class T>
class singleton
{
protected:
	sigleton {};  //构造函数
private:
	sigleton(const sigleton&) {}; //禁止拷贝
	sigleton& operator = (const sigleton&) {}; //禁止赋值
	static T* m_instance;
public:
	static T* GetInstance();
};
template<class T>
T* sigleton<T>::GetInstance()
{
	pthread_mutex_lock(&mutex);
	if(m_instance == NULL)
	{
		m_instance = new T();
	}
	pthread_mutex_unlock(&mutex);
	return m_instance;
}
template<class T>
                                   //宏来静态初始化互斥锁
pthread_murex_t sigleton<T>::mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
template<class T>
T* sigleton<T>::m_instance = NULL;

每次调用GetInstance()方法进来都要加锁，影响效率！

<改进2> “双检锁”机制，用局部变量过渡

template<class T>
class singleton
{
protected:
	sigleton {};  //构造函数
private:
	sigleton(const sigleton&) {}; //禁止拷贝
	sigleton& operator = (const sigleton&) {}; //禁止赋值
	static T* m_instance;
public:
	static T* GetInstance();
};
template<class T>
T* sigleton<T>::GetInstance()
{
	if(m_instance == NULL)
	{
		pthread_mutex_lock(&mutex);
		if(m_instance == NULL)
		{
			m_instance = new T();
		}
		pthread_mutex_unlock(&mutex);
	}
	return m_instance;
}
template<class T>
T* sigleton<T>::m_instance = NULL;

“双检锁”机制，但是当执行m_instance = new T();时，可能类T还没有完成初始化，m_instance就已经有值了，这样会导致另外一个调用GetInstance()方法的线程获取到还未完成初始化的m_instance指针；

<改进3> 在Linux中还有一种实现方式，Linux提供了一个pthread_once()的函数，函数保证在一个进程中，某个函数只执行一次；

标签：const,template,GetInstance,sigleton,模式,instance,mutex,单例,饿汉
来源： https://blog.csdn.net/weixin_40740059/article/details/100578589