设计模式 单例模式再探

        总结单例类在实际应用中存在的问题与解决办法

单例多线程中存在的问题

        经过前面的学习，已知单例会在成员函数中判断 Instancce是否为nullptr，但是但在多线程中由于操作系统时间片的调度问题，可能会在线程1中判断完 if(Instance == nullptr)，并确定该判断语句成立之后，切换到线程2，线程2也会执行 if(Instance == nullptr)语句，并且可能会执行Instance = new obj()，之后再切换回线程1继续执行后续语句，那么就会导致线程1，线程2都创建了obj类的对象。

双重锁

        一般会想到在创建单例中加锁，但是如果每一次调用函数时都经历加锁和解锁的过程，就会严重影响程序执行的效率，那么将其进行优化。

        lock_guard简化了 lock/unlock 的写法, lock_guard在构造时自动锁定互斥量, 而在退出作用域时会析构自动解锁。

        注意重点 m_instance!=nullptr，那么m_instance一定被new了，但是if(m_instance==nullptr)成立，不一定m_instance没被new过，因为上文所说的操作系统时间片的调度问题。使用两层 if()判断语句，在二者之间加锁，那就确保只会在一个线程中进行new，因为第一个if判断不能肯定是否被new过，但是成功锁住之后再次判断，未被满足if判断就会new一个，不满足那就是被new过了。

static mutex mtx;    //锁
    
static obj* get_Instance()
{
        if(m_instance == nullptr)
        {
            lock_guard<mutex> lock(mtx);
            if(m_instance == nullptr)
            {
                m_instance = new obj();
            }
        }
        return m_instance;
    }

        同时还要注意“内存访问重新排序”所导致的双重锁失效的问题，因此该方法并不太推荐。

饿汉式

        就如名字一样，饿汉式很“饿”，因此在给Instance赋初值的时候不再赋值为nullptr，而是直接new obj类对象。

class obj
{
private：
    obj(){}
public:
    static obj* get_Instance()
    {
        return m_instance;
    }

private:
    static obj* m_instance;     //指向本类对象的指针
}；

//直接定义赋值
obj* obj::m_instance = new obj();

        用 new 创建的 obj对象的代码会早于 main() 主函数执行，所以在main()中obj::m_instance已经有了有效值，后续对get_Instance调用就不需要加锁。

懒汉式

        不同于饿汉式一开始就创建，懒汉式就是在需要的时候再进行创建。程序执行之后该单例对象并不存在，只有第一次调用get_Instance成员函数该单例类对象才会创建，这种方式可以更好的控制单例的创建时机，以免过早加载，如果obj类非常庞大的话很容易造成资源消耗。

class obj
{
private：
    obj(){}
public:
    static obj* get_Instance()
    {
        if(m_instance == nullptr)
        {
            m_instance = new obj();
        }
        return m_instance;
    }

private:
    static obj* m_instance;     //指向本类对象的指针
}；

//主函数中使用
 obj* p1 = boj::get_Instance();  //或者直接使用boj::get_Instance()

        一个好的解决多线程创建obj类单例对象的方法就是在main()主函数中，在创建任何其他线程之前先执行一次“boj::get_Instance();”将单例对象单独创建出来，这样后续调用getInstance函数的时候，就只读取到m_instance成员变量，那么也就不需要加锁了。

学习资料：《C++新经典设计模式》 王建伟编著