概念
- 保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点
场景
- 应用程序的日志应用
- 读取配置文件
- 数据库连接池
- 多线程线程池
- 必须有一个类的实例，并且必须可以从一个著名的访问点访问它
- 当唯一的实例可以由子类扩展，并且客户端应该能够使用扩展的实例而无需修改其代码
实现
普通实现
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class Singleton { public: static Singleton* getInstance() { if(m_instance == nullptr) { m_instance = new Singleton(); } return m_instance; } private: Singleton() {} Singleton(const Singleton& other) {} static Singleton* m_instance; }; Singleton* Singleton::m_instance = nullptr; |
问题：
- 可能在多线程中，
if判断这个地方产生竞态条件，导致线程不安全
优化版：加锁
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#include <mutex> mutex test_mutex; class Singleton { public: static Singleton* getInstance() { lock_guard<mutex> guard(test_mutex); if(m_instance == nullptr) { m_instance = new Singleton(); } return m_instance; } private: Singleton() {} Singleton(const Singleton& other) {} static Singleton* m_instance; }; Singleton* Singleton::m_instance = nullptr; |
优化版：加锁->双检查
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#include <mutex> mutex test_mutex; class Singleton { public: static Singleton* getInstance() { if(m_instance == nullptr) { lock_guard<mutex> guard(test_mutex); if(m_instance == nullptr) { m_instance = new Singleton(); } } return m_instance; } private: Singleton() {} Singleton(const Singleton& other) {} static Singleton* m_instance; }; Singleton* Singleton::m_instance = nullptr; |
C++11实现跨平台
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#include <mutex> mutex test_mutex; class Singleton { public: static Singleton* getInstance() { Singleton* temp = m_instance.load(std::memory_order_acquire); // 步骤1：读原子变量 if (temp == nullptr) { // 步骤2：首次检查 std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex); // 步骤3：加锁 temp = m_instance.load(std::memory_order_relaxed); // 步骤4：锁内再次检查 if (temp == nullptr) { // 步骤5：确认未初始化 temp = new Singleton(); // 步骤6：创建对象 m_instance.store(temp, std::memory_order_release); // 步骤7：存储到原子变量 } } return temp; // 步骤8：返回单例 } private: Singleton() {} Singleton(const Singleton& other) {} static std::atomic<Singleton*> m_instance; }; std::atomic<Singleton*> Singleton::m_instance = nullptr; |
pthread_once函数实现
- 在
linux中，pthread_once可以保证某个函数只执行一次
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int pthread_once(pthread_once_t once_control,void(init_routine)(void)); |
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class Singleton { public: static Singleton* getInstance() { pthread_once(&ponce_,&Singleton::init); return m_instance; } private: Singleton(); Singleton(const Singleton& other); static void init() { m_instance = new Singleton(); } static pthread_once_t ponce_; static Singleton* m_instance; } pthread_once_t Singleton::ponce_ = PTHREAD_ONCE_INIT; Singleton* Singleton::m_instance = nullptr; |
C++11简洁版跨平台方案
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class Singleton { public: static Singleton& getInstance() { static Singleton m_instance; return m_instance; } private: Singleton(); Singleton(const Singleton& other); } |
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