[c++]單例模式及線程安全（懶漢模式 餓漢模式）

一、基礎的單例模式實現

1. 構造函數聲明爲 private 或 protect ，防止被外部函數實例化；
2. 內部保存一個 private static 的類指針保存唯一的實例；
3. 實例的動作由一個 public 的類方法如 getInstance( ) 完成，該方法也返回單例類唯一的實例。

• 具體實現

class singleton
{
protected:
    singleton(){}

private:
    static singleton* p;

public:
    static singleton* getInstance();

};

singleton* singleton::p = NULL;

singleton* singleton::getInstance()
{
    if (p == NULL)
        p = new singleton();
    return p;
}

看起來一切都很優雅，但是！該方法是線程不安全的，如果有兩個線程同時首次調用getInstance()方法且同時檢測到p是NULL值，則兩個線程會同時構造一個實例給p，顯然這是錯誤的。

 

二、懶漢模式與餓漢模式

1. 單例的兩類實現方法

• 懶漢：在第一次用到類實例的時候纔會去實例化，故上邊的經典方法被歸爲懶漢實現；
• 餓漢：在單例類定義的時候就進行實例化。

2. 特點與選擇：

• 以空間換時間：由於要進行線程同步，所以在訪問量比較大，或者可能訪問的線程比較多時，採用餓漢實現。
• 以時間換空間：在訪問量較小時，採用懶漢實現。

3. 餓漢模式實現：

class singleton
{
protected:
    singleton(){}

private:
    static singleton* p;

public:
    static singleton* getInstance();

};


singleton* singleton::p = new singleton; //單例類定義的時候就進行實例化

singleton* singleton::getInstance()
{
    return p;
}

4. 線程安全的懶漢模式實現

1. 加鎖

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

    

2. 內部靜態變量

   class singleton
   {
   protected:
       singleton()
       {
           pthread_mutex_init(&mutex);
       }
   
   public:
       static pthread_mutex_t mutex;
       static singleton* getInstance();
   
   };
   
   
   pthread_mutex_t singleton::mutex;
   
   singleton* singleton::getInstance()
   {
       pthread_mutex_lock(&mutex);
   
       static singleton obj;
   
       pthread_mutex_unlock(&mutex);
   
       return &obj;
   }

   此方法在 getInstance 函數裏定義一個靜態的實例，也可以保證擁有唯一實例，在返回時只需要返回其指針。