单例和多线程

ThreadLocal与单例模式详解

ThreadLocal概念:
线程局部变量,是一种多线程间并发访问变量的解决方案。与synchronized等加锁方法是不同,ThreadLocal完全不提供锁,而使用以空间换时间的手段,为每个线程提供变量的独立副本,以保障线程安全。
从性能上说,ThreadLocal不具有绝对的优势,在并发不是很高的时候,加锁的性能会更好,但作为一套与锁完全不管的线程安全解决方案,在高并发量或者竞争激烈的场景,使用ThreadLocal可以再在一定程度上减少锁竞争。


单例模式:
最常见的就是饥饿模式和懒汉模式,一个直接实例化对象,一个在调用方法时进行实例化对象。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述


在多线程模式中,考虑性能和线程安全问题,一般选两种经典的单例模式,有提高性能,又保证安全:
1.dubble check instan
2.static inner class

  • 第一种:
public class DubbleSingleton {

	private static DubbleSingleton ds;
	
	public static DubbleSingleton getDs(){
		if(ds == null){
			try {
				//模拟初始化对象的准备时间
				Thread.sleep(3000);
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
			synchronized(DubbleSingleton.class){
				if(ds == null){
					ds = new DubbleSingleton();
				}
			}
		}
		return ds;
	}
	
	public static void main(String args[]){
		
		Thread t1 = new Thread(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				System.out.println(DubbleSingleton.getDs().hashCode());
			}
		},"t1");
		
		Thread t2 = new Thread(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				System.out.println(DubbleSingleton.getDs().hashCode());
			}
		},"t2");
		
		Thread t3 = new Thread(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				System.out.println(DubbleSingleton.getDs().hashCode());
			}
		},"t3");
	
		t1.start();
		t2.start();
		t3.start();
	}
}

输出结果:

1374939831
1374939831
1374939831

思考:
代码中加了两段的if判断,如果第二个if去掉会有区别么?(画图理解)

  • 第二种:
public class InnerSingleton {

	private static class Singleton{
		private static Singleton single = new Singleton();
	}
	
	public static Singleton getInstance(){
		return Singleton.single;
	}
}
### C++ 中线程安全的模式实现 #### 使用静态局部变量 (Meyers' Singleton) 在C++11及其后续版本中,利用静态局部变量可以轻松实现线程安全的模式。这种方式被称为“Meyers’ Singleton”,因为首次由 Scott Meyers 提出并推广。 ```cpp class Singleton { public: static Singleton& getInstance() { static Singleton instance; // 构造函数仅在此处调用一次,并且是线程安全的 return instance; } private: Singleton() {} // 私有化构造函数 ~Singleton() {} // 私有化析构函数 Singleton(const Singleton&) = delete; // 删除拷贝构造函数 Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; // 删除赋值操作符 }; ``` 此方法依赖于编译器来确保 `static` 局部变量初始化过程中的线程安全性[^1]。 #### 双重检查锁定模式(Double-Checked Locking Pattern, DCLP) 对于更复杂的场景或者当性能成为关注点时,双重检查锁定是一种有效的优化手段: ```cpp #include <mutex> class SingletonDclp { public: static SingletonDclp* getInstance() { if (!instance_) { // 第一次检查(未加锁) std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_); if (!instance_) { // 第二次检查(已加锁) instance_ = new SingletonDclp(); } } return instance_; } private: SingletonDclp() {} ~SingletonDclp() {} static SingletonDclp* instance_; // 静态成员指针 static std::mutex mutex_; // 同步使用的互斥量 }; // 初始化静态成员 SingletonDclp* SingletonDclp::instance_ = nullptr; std::mutex SingletonDclp::mutex_; ``` 这里的关键在于两次对 `instance_` 的检测——第一次是在不持有锁的情况下快速失败;第二次则是在获取到锁之后再做确认,从而减少了不必要的同步开销[^3]。 #### 基于智能指针的方式 另一种常见的做法就是采用标准库提供的智能指针配合原子类型来进行管理: ```cpp #include <memory> #include <atomic> class SingletonSmartPtr { public: static SingletonSmartPtr& getInstance() { static std::unique_ptr<SingletonSmartPtr> instance{nullptr}; static std::once_flag flag; call_once(flag, [](){ instance.reset(new SingletonSmartPtr()); }); return *instance.get(); } private: SingletonSmartPtr() {} ~SingletonSmartPtr() {} SingletonSmartPtr(SingletonSmartPtr const&) = delete; void operator=(SingletonSmartPtr const&) = delete; }; ``` 上述代码片段展示了如何借助 `call_once()` 函数以及一次性标记(`once_flag`) 来保证多线程环境下只执行一次实化的逻辑[^2]。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值