单例模式 与 call_once

单例模式

单例模式，也叫单子模式，是一种常用的软件设计模式。 在应用这个模式时，单例对象的类必须保证只有一个实例存在。 许多时候整个系统只需要拥有一个的全局对象，这样有利于我们协调系统整体的行为。

懒汉式

不使用互斥(错误示范)

#include <iostream>
#include <thread>

using namespace std;

class Singelton
{
public:
	static Singelton* GetInstance();
	void FreeInstance();

private:
	Singelton(); // 使构造函数私有
	static Singelton* instance_;
};

Singelton* Singelton::instance_ = nullptr;

Singelton::Singelton()
{
	cout << "构造函数:" << this << endl;
}

Singelton* Singelton::GetInstance()
{
    // 没有锁，多线程下可能会多次实例化
    if (instance_ == nullptr)
        instance_ = new Singelton;
	return instance_;
}

void Singelton::FreeInstance()
{
	delete instance_;
	instance_ = nullptr;
}


#pragma region 测试单例类

void thread_func(int id)
{
	Singelton* instance = Singelton::GetInstance();
	cout << "线程" << id << "获得实例:" << instance << endl;
}

int main()
{
	thread t1(thread_func, 1);
	thread t2(thread_func, 2);
	t1.join();
	t2.join();

	cout << "运行结束" << endl;
}

#pragma endregion

Output
构造函数:01325468 线程1获得实例:01325468 构造函数:013316F0 线程2获得实例:013316F0 运行结束

使用互斥

#include <iostream>
#include <mutex>

using namespace std;

mutex singelton_mutex;

class Singelton
{
public:
	static Singelton* GetInstance();
	void FreeInstance();

private:
	Singelton(); // 使构造函数私有
	static Singelton* instance_;
};

Singelton* Singelton::instance_ = nullptr;

Singelton::Singelton()
{
	cout << "构造函数:" << this << endl;
}

Singelton* Singelton::GetInstance()
{
	if (instance_ == nullptr) // 双重锁定
	{
		lock_guard<mutex> lock(singelton_mutex);
		if (instance_ == nullptr)
			instance_ = new Singelton;
	}
	return instance_;
}

void Singelton::FreeInstance()
{
	delete instance_;
	instance_ = nullptr;
}


#pragma region 测试单例类

void thread_func(int id)
{
	Singelton* instance = Singelton::GetInstance();
	cout << "线程" << id << "获得实例:" << instance << endl;
}

int main()
{
	thread t1(thread_func, 1);
	thread t2(thread_func, 2);
	t1.join();
	t2.join();

	cout << "运行结束" << endl;
}

#pragma endregion

Output
构造函数:00CA53D0 线程1获得实例:00CA53D0 线程2获得实例:00CA53D0 运行结束

饿汉式

#include <iostream>
#include <thread>

using namespace std;

class Singelton
{
public:
	static Singelton* GetInstance();

private:
	Singelton(); // 使构造函数私有
	static Singelton* instance_;
};

Singelton* Singelton::instance_ = new Singelton;

Singelton::Singelton()
{
	cout << "构造函数:" << this << endl;
}

Singelton* Singelton::GetInstance()
{
	return instance_;
}


#pragma region 测试单例类

void thread_func(int id)
{
	Singelton* instance = Singelton::GetInstance();
	cout << "线程" << id << "获得实例:" << instance << endl;
}

int main()
{
	thread t1(thread_func, 1);
	thread t2(thread_func, 2);
	t1.join();
	t2.join();

	cout << "运行结束" << endl;
}

#pragma endregion

Output
构造函数:0134A090 线程1 获得实例:0134A090 线程2 获得实例:0134A090 运行结束

call_once 实现单例类

#include <iostream>
#include <mutex>

using namespace std;

std::once_flag singelton_once_flag;

class Singelton
{
public:
	static Singelton* GetInstance();
private:
	Singelton(); // 使构造函数私有
	static void CreateInstance();
	static Singelton* instance_;
};

Singelton* Singelton::instance_ = nullptr;

Singelton::Singelton()
{
	cout << "构造函数:" << this << endl;
}

void Singelton::CreateInstance()
{
	instance_ = new Singelton;
	cout << "创建实例:" << instance_ << endl;
}

Singelton* Singelton::GetInstance()
{
	// CreateInstance 只会执行一次
	std::call_once(singelton_once_flag, Singelton::CreateInstance);
	return instance_;
}


#pragma region 测试单例类

void thread_func(int id)
{
	Singelton* instance = Singelton::GetInstance();
	cout << "线程" << id << "获得实例:" << instance << endl;
}

int main()
{
	thread t1(thread_func, 1);
	thread t2(thread_func, 2);
	t1.join();
	t2.join();

	cout << "运行结束" << endl;
}

#pragma endregion

Output
构造函数:007D5468 创建实例:007D5468 线程2获得实例:007D5468 线程1获得实例:007D5468 运行结束