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老生常談C++的單例模式與線程安全單例模式(懶漢/餓漢)

更新時間：2016年12月20日 10:43:12 投稿：jingxian

下面小編就為大家?guī)硪黄仙Ｕ凜++的單例模式與線程安全單例模式(懶漢/餓漢)。小編覺得挺不錯的，現(xiàn)在就分享給大家，也給大家做個參考。一起跟隨小編過來看看吧

1 教科書里的單例模式

我們都很清楚一個簡單的單例模式該怎樣去實現(xiàn)：構(gòu)造函數(shù)聲明為private或protect防止被外部函數(shù)實例化，內(nèi)部保存一個private static的類指針保存唯一的實例，實例的動作由一個public的類方法代勞，該方法也返回單例類唯一的實例。

上代碼：　

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;
}

這是一個很棒的實現(xiàn)，簡單易懂。但這是一個完美的實現(xiàn)嗎？不！該方法是線程不安全的，考慮兩個線程同時首次調(diào)用instance方法且同時檢測到p是NULL值，則兩個線程會同時構(gòu)造一個實例給p，這是嚴重的錯誤！同時，這也不是單例的唯一實現(xiàn)！

2 懶漢與餓漢

單例大約有兩種實現(xiàn)方法：懶漢與餓漢。

懶漢：故名思義，不到萬不得已就不會去實例化類，也就是說在第一次用到類實例的時候才會去實例化，所以上邊的經(jīng)典方法被歸為懶漢實現(xiàn)；

餓漢：餓了肯定要饑不擇食。所以在單例類定義的時候就進行實例化。

特點與選擇：

由于要進行線程同步，所以在訪問量比較大，或者可能訪問的線程比較多時，采用餓漢實現(xiàn)，可以實現(xiàn)更好的性能。這是以空間換時間。

在訪問量較小時，采用懶漢實現(xiàn)。這是以時間換空間。

3 線程安全的懶漢實現(xiàn)

線程不安全，怎么辦呢？最直觀的方法：加鎖。

方法1：加鎖的經(jīng)典懶漢實現(xiàn)：

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：內(nèi)部靜態(tài)變量的懶漢實現(xiàn)

此方法也很容易實現(xiàn)，在instance函數(shù)里定義一個靜態(tài)的實例，也可以保證擁有唯一實例，在返回時只需要返回其指針就可以了。推薦這種實現(xiàn)方法，真得非常簡單。

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 餓漢實現(xiàn)

為什么我不講“線程安全的餓漢實現(xiàn)”？因為餓漢實現(xiàn)本來就是線程安全的，不用加鎖。為啥？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;
}

是不是特別簡單呢？

以空間換時間，你說簡單不簡單？

面試的時候，線程安全的單例模式怎么寫？肯定怎么簡單怎么寫呀！餓漢模式反而最懶[正經(jīng)臉]！　

以上就是小編為大家?guī)淼睦仙Ｕ凜++的單例模式與線程安全單例模式(懶漢/餓漢)全部內(nèi)容了，希望大家多多支持腳本之家~

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