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C++实现线程安全的单例模式

时间:2016-12-09 11:43:32      阅读:201      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:方法   ini   null   public   ec2   turn   安全   lock   closed   

在某些应用环境下面,一个类只允许有一个实例,这就是著名的单例模式。单例模式分为懒汉模式,跟饿汉模式两种。 首先给出饿汉模式的实现

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template <class T>
class singleton
{
protected:
    singleton(){};
private:
    singleton(const singleton&){};//禁止拷贝
    singleton& operator=(const singleton&){};//禁止赋值
    static T* m_instance;
public:
    static T* GetInstance();
};


template <class T>
T* singleton<T>::GetInstance()
{
    return m_instance;
}

template <class T>
T* singleton<T>::m_instance = new T();
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在实例化m_instance 变量时,直接调用类的构造函数。顾名思义,在还未使用变量时,已经对m_instance进行赋值,就像很饥饿的感觉。这种模式,在多线程环境下肯定是线程安全的,因为不存在多线程实例化的问题。

下面来看懒汉模式

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 1 template <class T>
 2 class singleton
 3 {
 4 protected:
 5     singleton(){};
 6 private:
 7     singleton(const singleton&){};
 8     singleton& operator=(const singleton&){};
 9     static T* m_instance;
10 public:
11     static T* GetInstance();
12 };
13 
14 
15 template <class T>
16 T* singleton<T>::GetInstance()
17 {
18     if( m_instance == NULL)
19     { 
20         m_instance = new T();
21     }
22     return m_instance;
23 }
24 
25 template <class T>
26 T* singleton<T>::m_instance = NULL;
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 懒汉模式下,在定义m_instance变量时先等于NULL,在调用GetInstance()方法时,在判断是否要赋值。这种模式,并非是线程安全的,因为多个线程同时调用GetInstance()方法,就可能导致有产生多个实例。要实现线程安全,就必须加锁。

下面给出改进之后的代码

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template <class T>
class singleton
{
protected:
    singleton(){};
private:
    singleton(const singleton&){};
    singleton& operator=(const singleton&){};
    static T* m_instance;
    static pthread_mutex_t mutex;
public:
    static T* GetInstance();
};


template <class T>
T* singleton<T>::GetInstance()
{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    if( m_instance == NULL)
    { 
        m_instance = new T();
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return m_instance;
}


template <class T>
pthread_mutex_t singleton<T>::mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

template <class T>
T* singleton<T>::m_instance = NULL;
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这一切看起来都很完美,但是程序猿是一种天生就不知道满足的动物。他们发现GetInstance()方法,每次进来都要加锁,会影响效率。然而这并不是必须的,于是又对GetInstance()方法进行改进

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template <class T>
T* singleton<T>::GetInstance()
{
    if( m_instance == NULL)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        if( m_instance == NULL)
        { 
             m_instance = new T();
        }
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return m_instance;
}
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这也就是所谓的“双检锁”机制。但是有人质疑这种实现还是有问题,在执行 m_instance = new T()时,可能 类T还没有初始化完成,m_instance 就已经有值了。这样会导致另外一个调用GetInstance()方法的线程,获取到还未初始化完成的m_instance 指针,如果去使用它,会有意料不到的后果。其实,解决方法也很简单,用一个局部变量过渡下即可:

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template <class T>
T* singleton<T>::GetInstance()
{
    if( m_instance == NULL)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        if( m_instance == NULL)
        { 
             T* ptmp = new T();
             m_instance = ptmp;
        }
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return m_instance;
}
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到这里在懒汉模式下,也就可以保证线程安全了。

然而,在linux下面还有另一种实现。linux提供了一个叫pthread_once()的函数,它保证在一个进程中,某个函数只被执行一次。下面是使用pthread_once实现的线程安全的懒汉单例模式

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template <class T>
class singleton
{
protected:
    singleton(){};
private:
    singleton(const singleton&){};
    singleton& operator=(const singleton&){};
    static T* m_instance;
    static pthread_once_t m_once;
public:
    static void Init();
    static T* GetInstance();
};


template <class T>
void singleton<T>::Init()
{
    m_instance = new T();
}

template <class T>
T* singleton<T>::GetInstance()
{
    pthread_once(&m_once,Init);
    return m_instance;
}

template <class T>
pthread_once_t singleton<T>::m_once = PTHREAD_ONCE_INIT;

template <class T>
T* singleton<T>::m_instance = NULL;
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注意:文中的单例模式,构造函数全部是protected类型,第一是防止直接定义singleton类的变量,第二是为了singleton类可以被继承。一个项目中,可能有多个类型要实现成单例,这样只需要继承下singleton类即可。给一个简单的例子

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class test:public singleton<test>
{
public:
    test(){};
    ~test(){};
};

test  *p = test::GetInstance();
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转自http://www.cnblogs.com/myd620/p/6133420.html

C++实现线程安全的单例模式

标签:方法   ini   null   public   ec2   turn   安全   lock   closed   

原文地址:http://www.cnblogs.com/taukeWang/p/6148692.html

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