单例模式

最新推荐文章于 2025-01-06 18:04:26 发布

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分类专栏： C++

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本文详细介绍了单例模式的实现方式，包括快加载和懒加载两种形式，并探讨了如何确保多线程环境下的安全性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

单例模式：就是一个类只产生一个对象。

实现单例模式：要产生一个对象，就要把构造函数定义为私有的。

要定义一个该类的静态私有对象。

要对外提供一个函数，自行创建这个私有对象，当然，这个函数要定义为静态成员函数。

单例模式的快加载：

class SingleTon
{
public:
	static SingleTon* getInstance() //单例模式快加载
	{
		return &singleTon;
	}
private:
	SingleTon() {}
	static SingleTon singleTon; //存放于数据段，程序运行起来就已经初始化了，只初始化一次。
};
SingleTon SingleTon::singleTon;

class SingleTon
{
public:
	static SingleTon* getInstance() //单例模式快加载
	{
		static SingleTon singleTon;
		return &singleTon;
	}
private:
	SingleTon() {}
};

static局部变量只初始化一次，调用函数getInstance()时才初始化。

单例模式的懒加载：

class SingleTon
{
public:
	static SingleTon* getInstance() //单例模式懒加载，只有在使用的时候才生成
	{
		if(singleTon == NULL)
		{
			singleTon = new SingleTon();
		}

		return singleTon;
	}
private:
	SingleTon() {}
	static SingleTon* singleTon; 
};
SingleTon* SingleTon::singleTon = NULL;

考虑多线程安全，要使用互斥锁。

怎样判断是不是线程安全的？判断是否存在竞态条件

判断竞态条件：随着每次调度顺序的不同，执行结果也不一样

发生竞态条件的代码段称作临界区，临界区代码段需要保证原子性操作，要保证原子性操作，对临界区代码进行互斥，使用互斥锁。

多线程安全的单例模式（懒加载）：

class SingleTon
{
public:
	static SingleTon* getInstance() 
	{
		pthread_mutex_init(&mutex);
		if(singleTon == NULL)
		{
			pthread_mutex_lock(&mutex);
			if(singleTon == NULL)
			{
				singleTon = new SingleTon();
			}
			pthread_mutex_unlock(&mutex);
		}
		return singleTon;
	}
private:
	SingleTon() {}
	volatile static SingleTon* singleTon; 
};
SingleTon* SingleTon::singleTon = NULL;

使用双重if判断，解决了多线程安全问题。

使用volatile关键字是为了保证不同线程对SingleTon进行操作时的可见性和阻止编译器调整变量的指令操作。