C++的單例模式與執行緒安全單例模式（懶漢/餓漢）

1 教科書裡的單例模式

　　我們都很清楚一個簡單的單例模式該怎樣去實現：建構函式宣告為private或protect防止被外部函式例項化，內部儲存一個private static的類指標儲存唯一的例項，例項的動作由一個public的類方法代勞，該方法也返回單例類唯一的例項。

　　上程式碼：　　

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

　　這是一個很棒的實現，簡單易懂。但這是一個完美的實現嗎？不！該方法是執行緒不安全的，考慮兩個執行緒同時首次呼叫instance方法且同時檢測到p是NULL值，則兩個執行緒會同時構造一個例項給p，這是嚴重的錯誤！同時，這也不是單例的唯一實現！

2 懶漢與餓漢

　　單例大約有兩種實現方法：懶漢與餓漢。

• • 懶漢：故名思義，不到萬不得已就不會去例項化類，也就是說在第一次用到類例項的時候才會去例項化，所以上邊的經典方法被歸為懶漢實現；
  • 餓漢：餓了肯定要飢不擇食。所以在單例類定義的時候就進行例項化。

　　特點與選擇：

• • 由於要進行執行緒同步，所以在訪問量比較大，或者可能訪問的執行緒比較多時，採用餓漢實現，可以實現更好的效能。這是以空間換時間。
  • 在訪問量較小時，採用懶漢實現。這是以時間換空間。

3 執行緒安全的懶漢實現

　　執行緒不安全，怎麼辦呢？最直觀的方法：加鎖。

• 方法1：加鎖的經典懶漢實現：

class singleton
{
protected:
    singleton()
    {
        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)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        if (p == NULL)
            p = new singleton();
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return p;
}
 

• 方法2：內部靜態變數的懶漢實現

　　此方法也很容易實現，在instance函式裡定義一個靜態的例項，也可以保證擁有唯一例項，在返回時只需要返回其指標就可以了。推薦這種實現方法，真得非常簡單。　　　　

class singleton
{
protected:
    singleton()
    {
        pthread_mutex_init(&mutex);
    }
public:
    static pthread_mutex_t mutex;
    static singleton* initance();
    int a;
};

pthread_mutex_t singleton::mutex;
singleton* singleton::initance()
{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    static singleton obj;
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return &obj;
}

4 餓漢實現

　　為什麼我不講“執行緒安全的餓漢實現”？因為餓漢實現本來就是執行緒安全的，不用加鎖。為啥？自己想！

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

是不是特別簡單呢？

以空間換時間，你說簡單不簡單？

面試的時候，執行緒安全的單例模式怎麼寫？肯定怎麼簡單怎麼寫呀！餓漢模式反而最懶！

轉自 https://www.cnblogs.com/2018shawn/p/11471125.html