C++单例模式(懒汉/饿汉)

时间：2022-08-12 20:46:59

  单例模式是什么？简单来讲，就是在软件系统中，一个类只允许有一个实例，即只能生成一个对象。怎么实现：类的构造函数声明为private或者protected，以防止被外部生成对象，类的内部保存一个static private的该类类型的指针，类的生成对象操作由类的一个public方法代劳。单例模式又分为懒汉模式和饿汉模式两种，参照网上相关文章，做了下面的总结：

1. 饿汉模式

//singleton.h
class singleton{
private:
singleton(){}
static singleton* p;

public:
static singleton* instance();
int a;
};

//singleton.cpp
singleton* singleton::p = new singleton();
singleton* singleton::instance()
{
return p;
}

//main.c
int main(void)
{
    singleton * s = singleton::instance();
    s->a = 10;

return 0;
}

  这是一个线程安全的实现方法，因为singleton::p是在进入main函数之前就由单线程方式实例化的。我在项目中就经常使用这种实现方法。
  什么是饿汉模式：通过上面的实现可以推敲出：无论是否要使用该类的示例，在程序开始时就会产生该类的实例(让人有它很饥饿的感觉，故得名)，接下来若要使用该类的示例，那么instance()将返回这份示例。

2. 懒汉模式

//singleton.h
class singleton{
prrivate:
    singleton(){};
static singleton *p;

public:
static singleton *instance();
int a;
};

//singleton.cpp
singleton *singleton::p = NULL;
singleton* singleton::instance()
{
if (NULL == p)
        p = new singleton();

return p;
}

//main.c
int main(void)
{
    singleton * s = singleton::instance();
    s->a = 10;

return 0;
}

  看似思路清晰，但这不是一个完美的实现，因为它是非线程安全的：假设两个线程同时首次调用该类的静态方法instance()，即它们会同时判断p指针是否指向NULL，则这两个线程会各自实例p指针，出现错误。

  改进方法：涉及线程安全问题，上锁加以保护咯！~

//singleton.h
class singleton{
private:
singleton();
static singleton *p;

public:
static pthread_mutex_t mutex;  //mutex是在静态成员函数instance()中使用，所以要指定为静态属性
//静态成员函数只能访问静态成员变量，因为静态成员函数不接收this指针，无法区分非静态成员属于哪一个对象
static singleton* instance();  
int a;
};

//singleton.cpp
singleton::singleton
{
    pthread_mutex_init(&mutex);
}
singleton *singleton::p = NULL;
singleton* singleton::instance()
{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
if (NULL == p)
    {
        p = new singleton();
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);

#if 0
//若先检查p是否为NULL再上锁(这样可以减少上锁次数提高程序效率)，那么在执行new操作之前需要再次判断
if (NULL == p)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
if (NULL == p)
        {
            p = new singleton();
        }
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
#endif

return p;
}

//main.c
int main(void)
{
    singleton * s = singleton::instance();
    s->a = 10;

return 0;
}

  在instance()函数中还可以使用在静态数据区实现类的实现的方法，因为分配在静态区中所以无论instance()被调用多少次，所得的都是同一份实例。

singleton* singleton::instance()
{
 pthread_mutex_lock(&mutex);
static singleton obj;
pthread_mutex_unlock(&mutex);

    return &obj;
}

  什么是懒汉模式：通过程序也可以推敲出，在程序运行到需要用到该类的实例化时，instance()方法才去判断单例指针p，进而实例化单例指针p，让人它有一种懒惰，不到最后关头不实例化的感觉，故得名。

  设计模式中单例模式是最简单的了，但它是一把双刃剑!在程序设计中还是要兼顾应用场景使用单例模式，泛滥使用会导致程序的扩展性和维护性大大降低。

标签：

相关文章