（C++11/14/17學習筆記）：單例設計模式共享資料分析，call_once()函式
阿新 • • 發佈：2020-12-10
技術標籤：C++11/14/17
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單例設計模式共享資料分析、解決，call_once
設計模式大概談
- "設計模式"：程式碼的一些寫法（這些寫法跟常規寫法還不怎麼一樣），程式靈活，維護起來可能方便，但是別人接管、閱讀程式碼都很痛苦。
- 用“設計模式”理念寫出來的程式碼很晦澀的。
- 老外應付特別大的專案的時候，把專案的開發經驗、模組劃分經驗，總結整理成設計模式（現有開發需求，後有理論總結和整理）。
- 不要拿著一個程式（專案）往設計模式上套，一個小小的專案，把它非要弄幾個設計模式進去，本末倒置。
- 設計模式肯定有它獨特的優點，要活學活用，不要深陷其中，生搬硬套。
單例設計模式
- 單例：整個專案中，有某個或者某些特殊的類，屬於該類的物件，我只能建立1個，多了我建立不了。
- 注意delete指標的技巧：類中套類，利用類物件回收時呼叫解構函式進行指標等資源的釋放。
#include <iostream> #include <string> #include <thread> #include <vector> #include <list> #include <mutex> using namespace std; class singleClass { private: singleClass() {}; //私有化建構函式 static singleClass* m_instance; //靜態成員變數 public: static singleClass* GetInstance() { if (m_instance == NULL) { m_instance = new singleClass(); static GuiderPtr gc; } return m_instance; } class GuiderPtr //類中套類，用來釋放物件 { public: ~GuiderPtr() { if (singleClass::m_instance) { delete singleClass::m_instance; singleClass::m_instance = NULL; } } }; void func() { cout << "This is a Test" << endl; } }; //類靜態變數初始化 singleClass* singleClass::m_instance = NULL; int main() { singleClass* sg_ptr = singleClass::GetInstance(); //建立一個singleClass類，並返回指標 singleClass* sg_ptr1 = singleClass::GetInstance(); //返回的之前建立的指標 sg_ptr->func(); sg_ptr1->func(); singleClass::GetInstance()->func(); return 0; }
單例設計模式共享資料問題分析、解決
- 建議：在建立所有其他執行緒之前，在主執行緒中創建出單例物件，載入資料，後續使用。
- 實際可能面臨的問題：需要在我們自己建立的執行緒（而不是主執行緒）中來建立singleClass這個單例類的物件，這種執行緒可能不止一個（最少2個）。
- 我們可能會面臨GetInstance()這種成員函式要互斥。
- 雖然這兩個執行緒是同一個入口函式，但大家千萬要記住，這是兩個執行緒，所以這裡會有兩個流程（兩條通路）同時開始執行mythread這個函式。
考慮加鎖方式
#include <iostream> #include <string> #include <thread> #include <mutex> using namespace std; std::mutex res_mutex; class singleClass { private: singleClass() {}; //私有化建構函式 static singleClass* m_instance; //靜態成員變數 public: static singleClass* GetInstance() { //提過效率 //a) 如果if (m_instance != nullptr) 條件成立，則肯定表示 m_instance 已經被new過了 //b) 如果if (m_instance == nullptr) 不代表m_instance一定沒被new過 if (m_instance == NULL) //雙重鎖定（雙重檢查） { std::unique_lock<std::mutex> mutex_getInstance(res_mutex); //自動加鎖 if (m_instance == NULL) { m_instance = new singleClass(); static GuiderPtr gc; } } return m_instance; } class GuiderPtr //類中套類，用來釋放物件 { public: ~GuiderPtr() { if (singleClass::m_instance) { delete singleClass::m_instance; singleClass::m_instance = NULL; } } }; void func() { cout << "This is a Test" << endl; } }; //類靜態變數初始化 singleClass* singleClass::m_instance = NULL; //執行緒入口函式 void mythread() { cout << "執行緒函式開始執行了" << endl; singleClass* sgPtr = singleClass::GetInstance(); //這裡可能有問題 sgPtr->func(); cout << "執行緒函式執行完畢了" << endl; return; } int main() { std::thread t_obj1(mythread); std::thread t_obj2(mythread); t_obj2.join(); t_obj1.join(); return 0; }
std::call_once(）
- C++11引入的函式，該函式的第二個引數是一個函式名 a()。
- call_once 功能是能夠保證函式a()只被呼叫一次。
- call_once 具備互斥量這種能力，而且效率上，比互斥量消耗的資源更少。
- call_once()需要與一個標記結合使用，這個標記 std::once_flag，其實once_flag是一個結構。
- call_once()就是通過這個標記來決定對應的函式a()是否執行，呼叫call_once成功後，call_once()就把這個標記設定為一種已呼叫狀態。
- 後續再次呼叫call_once() ,只要once_flag被設定為了“已呼叫”狀態，那麼對應的函式a()就不會再被執行了。
#include <iostream> #include <string> #include <thread> #include <vector> #include <list> #include <mutex> using namespace std; std::mutex res_mutex; std::once_flag g_flag; //全域性變數，定義的標記 class singleClass { private: singleClass() {}; //私有化建構函式 static singleClass* m_instance; //靜態成員變數 static void CreatInstance() //只被呼叫一次 { std::chrono::milliseconds dura(2000); std::this_thread::sleep_for(dura); cout << "CreatInstance()執行了" << endl; m_instance = new singleClass(); static GuiderPtr gc; } public: static singleClass* GetInstance() { //兩個執行緒同時執行到這裡，其中一個執行緒要等另外一個執行緒執行完畢CreateInstance（）； std::call_once(g_flag, CreatInstance); cout << "GetInstance()執行了" << endl; return m_instance; } class GuiderPtr //類中套類，用來釋放物件 { public: ~GuiderPtr() { if (singleClass::m_instance) { delete singleClass::m_instance; singleClass::m_instance = NULL; } } }; void func() { cout << "This is a Test" << endl; } }; //類靜態變數初始化 singleClass* singleClass::m_instance = NULL; //執行緒入口函式 void mythread() { cout << "執行緒函式開始執行了" << endl; singleClass* sgPtr = singleClass::GetInstance(); //這裡可能有問題 sgPtr->func(); cout << "執行緒函式執行完畢了" << endl; return; } int main() { std::thread t_obj1(mythread); std::thread t_obj2(mythread); t_obj2.join(); t_obj1.join(); return 0; }
- 綜上，還是建議優先在主執行緒中先建立單例物件。
