[c++]单例模式及线程安全（懒汉模式饿汉模式）

约定不等于承诺〃 2022-02-22 02:46 202阅读 0赞

### 一、基础的单例模式实现 ###

1.  构造函数声明为 **private** 或 **protect** ，防止被外部函数实例化；
2.  内部保存一个 **private static** 的类指针保存唯一的实例；
3.  实例的动作由一个 **public** 的类方法如 getInstance( ) 完成，该方法也返回单例类唯一的实例。

*  具体实现

class singleton
    {
    protected:
        singleton(){}
    
    private:
        static singleton* p;
    
    public:
        static singleton* getInstance();
    
    };
    
    singleton* singleton::p = NULL;
    
    singleton* singleton::getInstance()
    {
        if (p == NULL)
            p = new singleton();
        return p;
    }

看起来一切都很优雅，但是！该方法是线程不安全的，如果有两个线程同时首次调用getInstance()方法且同时检测到p是NULL值，则两个线程会同时构造一个实例给p，显然这是错误的。

### 二、懒汉模式与饿汉模式 ###

1. 单例的两类实现方法

*  懒汉：在**第一次用到类实例的时候才会去实例化**，故上边的经典方法被归为懒汉实现；
 *  饿汉：在**单例类定义的时候就进行实例化**。

2. 特点与选择：

*  以空间换时间：由于要进行线程同步，所以在访问量比较大，或者可能访问的线程比较多时，采用饿汉实现。
 *  以时间换空间：在访问量较小时，采用懒汉实现。

3. 饿汉模式实现：

class singleton
    {
    protected:
        singleton(){}
    
    private:
        static singleton* p;
    
    public:
        static singleton* getInstance();
    
    };
    
    
    singleton* singleton::p = new singleton; //单例类定义的时候就进行实例化
    
    singleton* singleton::getInstance()
    {
        return p;
    }

4. 线程安全的懒汉模式实现

1.  加锁
    
        class singleton
        {
        protected:
            singleton()
            {
                pthread_mutex_init(&mutex);
            }
        
        private:
            static singleton* p;
        
        public:
            static pthread_mutex_t mutex;
            static singleton* getInstance();
        
        };
        
        pthread_mutex_t singleton::mutex;
        singleton* singleton::p = NULL;
        
        singleton* singleton::getInstance()
        {
            if (p == NULL)
            {
                pthread_mutex_lock(&mutex);
        
                if (p == NULL)
                    p = new singleton();
        
                pthread_mutex_unlock(&mutex);
            }
            return p;
        }
2.  内部静态变量
    
        class singleton
        {
        protected:
            singleton()
            {
                pthread_mutex_init(&mutex);
            }
        
        public:
            static pthread_mutex_t mutex;
            static singleton* getInstance();
        
        };
        
        
        pthread_mutex_t singleton::mutex;
        
        singleton* singleton::getInstance()
        {
            pthread_mutex_lock(&mutex);
        
            static singleton obj;
        
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
        
            return &obj;
        }
    
    此方法在 getInstance 函数里定义一个静态的实例，也可以保证拥有唯一实例，在返回时只需要返回其指针。