C++ 单例模式(懒汉、饿汉模式)

1、简单的单例模式实现

2、C++的构造函数不是线程安全的，所以上述代码在多线程的情况下是不安全的，原因是new Singelton时，这句话不是原子的，比如一个线程执行了new的同时，另一个线程对if进行判断（此时实例还没被创建出来）。在windows下模拟：

?

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56

#include <iostream> #include <process.h> #include <windows.h> using namespace std;   class Singelton{ private:     Singelton(){         m_count ++;         printf("Singelton begin\n");         Sleep(1000);                            // 加sleep为了放大效果         printf("Singelton end\n");     }     static Singelton *single; public:     static Singelton *GetSingelton();     static void print();     static int m_count; };   Singelton *Singelton::single = nullptr; int Singelton::m_count = 0;   Singelton *Singelton::GetSingelton(){     if(single == nullptr){         single = new Singelton;     }     return single; }   void Singelton::print(){     cout<<m_count<<endl; } // 回调函数 void threadFunc(void *p){     DWORD id = GetCurrentThreadId();        // 获得线程id      cout<<id<<endl;     Singelton::GetSingelton()->print();      // 构造函数并获得实例，调用静态成员函数 }   int main(int argc, const char * argv[]) {     int threadNum = 3;     HANDLE threadHdl[100];           // 创建3个线程     for(int i = 0; i<threadNum; i++){         threadHdl[i] = (HANDLE)_beginthread(threadFunc, 0, nullptr);     }           // 让主进程等待所有的线程结束后再退出     for(int i = 0; i<threadNum; i++){         WaitForSingleObject(threadHdl[i], INFINITE);     }     cout<<"main"<<endl;                 // 验证主进程是否是最后退出     return 0; }

　　运行结果：

该单例模式也称为懒汉式单例。

懒汉：故名思义，不到万不得已就不会去实例化类，也就是说在第一次用到类实例的时候才会去实例化。与之对应的是饿汉式单例。（注意，懒汉本身是线程不安全的，如上例子）

饿汉：饿了肯定要饥不择食。所以在单例类定义的时候就进行实例化。（本身就是线程安全的，如下例子）

关于如何选择懒汉和饿汉模式：

特点与选择：

　　懒汉：在访问量较小时，采用懒汉实现。这是以时间换空间。

　　饿汉：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，可以实现更好的性能。这是以空间换时间。

3、饿汉式的单例实现

?

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57

#include <iostream> #include <process.h> #include <windows.h> using namespace std;   class Singelton{ private:     Singelton(){         m_count ++;         printf("Singelton begin\n");         Sleep(1000);                            // 加sleep为了放大效果         printf("Singelton end\n");     }     static Singelton *single; public:     static Singelton *GetSingelton();     static void print();     static int m_count; }; // 饿汉模式的关键：初始化即实例化 Singelton *Singelton::single = new Singelton; int Singelton::m_count = 0;   Singelton *Singelton::GetSingelton(){     // 不再需要进行实例化     //if(single == nullptr){     //    single = new Singelton;     //}     return single; }   void Singelton::print(){     cout<<m_count<<endl; } // 回调函数 void threadFunc(void *p){     DWORD id = GetCurrentThreadId();        // 获得线程id      cout<<id<<endl;     Singelton::GetSingelton()->print();      // 构造函数并获得实例，调用静态成员函数 }   int main(int argc, const char * argv[]) {     int threadNum = 3;     HANDLE threadHdl[100];           // 创建3个线程     for(int i = 0; i<threadNum; i++){         threadHdl[i] = (HANDLE)_beginthread(threadFunc, 0, nullptr);     }           // 让主进程等待所有的线程结束后再退出     for(int i = 0; i<threadNum; i++){         WaitForSingleObject(threadHdl[i], INFINITE);     }     cout<<"main"<<endl;                 // 验证主进程是否是最后退出     return 0; }

　　运行结果：

4、线程安全的懒汉式单例的实现

饿汉式会提前浪费我们的内存空间以及资源，如果有项目中要求我们在使用到实例的时候再去实例化，则还是需要使用懒汉式。

?

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

class singleton { protected:     singleton()     {         // 初始化         pthread_mutex_init(&mutex);     } private:     static singleton* p; public:     static pthread_mutex_t mutex;     static singleton* initance(); };   pthread_mutex_t singleton::mutex; singleton* singleton::p = NULL; singleton* singleton::initance() {     if (p == NULL)     {         // 加锁         pthread_mutex_lock(&mutex);         if (p == NULL)             p = new singleton();         pthread_mutex_unlock(&mutex);     }     return p; }

　　需要注意的是：上面进行的两次if(p == NULL)的检查，因为当获得了实例之后，有了外层的判断之后，就不会再进入到内层判断，即不会再进行lock以及unlock的操作。