老生常谈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:
  static pthread_mutex_t mutex;
  static singleton* initance();
};

pthread_mutex_t singleton::mutex;
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:
  static pthread_mutex_t mutex;
  static singleton* initance();
  int a;
};

pthread_mutex_t singleton::mutex;
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]! 

以上就是小编为大家带来的老生常谈C++的单例模式与线程安全单例模式(懒汉/饿汉)全部内容了,希望大家多多支持我们~

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