线程安全的单例模式

最新推荐文章于 2024-06-04 08:15:00 发布

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#设计模式

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本文介绍了设计模式中的单例模式，分为饿汉模式和懒汉模式。饿汉模式在程序初始化时即完成资源申请，不考虑线程安全。而懒汉模式在首次调用时才初始化，可能存在线程安全问题，因此需要通过加锁来保护资源创建。总结了实现懒汉模式的五个关键步骤，包括使用static修饰、延迟加载、volatile关键字、线程安全的加锁保护以及二次判空优化效率。

何为单利模式和设计模式
单例模式：就是是一经典的、常见的、常考的设计模式
设计模式：根据一些经典常见的场景，给定了一些解决办法，这就是设计模式

分类
饿汉模式（空间换时间）：不考虑线程安全问题—>在程序初始化阶段就完成资源申请初始化

代码！！！！

template <typename T>
class Singleton {
 static T data;
public:
 static T* GetInstance() {
  return &data;
}
};

懒汉模式（时间换空间）

template <typename T>
class Singleton {
 static T* inst;
public:
 static T* GetInstance() {
  if (inst == NULL) {
   inst = new T();
 }
  return inst;
}
};

存在线程不安全缺陷，第一次调用GetInstance时候，如果两个线程同时调用，可能会创建出两份T对象实例化。但是后续再次调用就没有问题。

所以进行了改进：
考虑线程安全问题，在资源申请前进行了加锁保护。

// 懒汉模式, 线程安全
template <typename T>
class Singleton {
 volatile static T* inst;  // 需要设置 volatile 关键字, 否则可能被编译器优化.
 static std::mutex lock;
public:
 static T* GetInstance() {
  if (inst == NULL) {   // 双重判定空指针, 降低锁冲突的概率, 提高性能.
   lock.lock();      // 使用互斥锁, 保证多线程情况下也只调用一次 new.
   if (inst == NULL) {
    inst = new T();
  }
   lock.unlock();
 }
  return inst;
}
};

总结一下，懒汉模式实现的五个步骤：
1.保证内存中资源只有一份—>使用static修饰
2.使用时再去加载资源初始化—>定义的时候并不直接定义对象，而是定义指针，访问的时候为NULL则new一个资源
3.防止编译器过度优化—>使用volatile关键字修饰
4.考虑线程安全问题，在资源申请及判断前加锁保护（防止多线程访问资源被new了多次）
5.需要考虑效率问题：资源已经加载初始化，后期获取操作句柄时，每次都要加锁解锁两次，并且多执行同时访问还有可能造成冲突，使用二次判空来解决。