单例模式
singleton pattern
purpose：使得一个类只能有一个实例，并提供一个全局访问的位置
probliem：遇到实例的频繁创建和销毁时，效率低
solution：创建时候检测实例是否存在
key code：构造函数是私有的
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。
懒汉式单例模式代码（线程不安全）
顾名思义，该模式只在你需要对象时才会生成单例对象(意思是太懒了，懒汉不到万不得已就不会去实例化类)
缺点：
- 懒汉式是以时间换空间的方式。（在getInstance中new instance然后返回）
- 适用于单线程的环境！
- 不是线程安全的！
- 它不是线程安全的。假设当前有N个线程同时调用getInstance（）方法，由于当前还没有对象生成，所以一部分同时都进入步骤 2,那么就会由多个线程创建多个多个singleton对象。
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| 懒汉式单例模式
- 私有静态指针，指向单例
- 私有构造函数
- 公有获取实例的静态函数
# include <iostream>
using namespace std;
class singleton{
public:
static singleton *getinstance()
{
if (instance == NULL) 步骤 1
{
instance = new singleton(); 步骤 2
return instance;
}
else
{
cout << "instance has already initialized" << endl;
return instance;
}
}
private:
static singleton * instance ;
singleton()
{
cout << "instance initialized" << endl;
}
};
singleton * singleton::instance = NULL;
int main()
{
singleton * singleton1 = singleton::getinstance();
singleton * singleton2 = singleton::getinstance();
}
|
饿汉式单例模式代码（线程安全）
顾名思义，该模式在类被加载时就会实例化一个对象。（意思是有就吃，有加载个类的话，饿汉就直接在类里面建立）
- 饿汉式是以空间换时间的方式。（在静态区初始化instance，然后通过getInstance返回）
- 该模式能简单快速的创建一个单例对象，而且是线程安全的(只在类加载时才会初始化，以后都不会)。
- 缺点，就是不管你要不要都会直接创建一个对象，会消耗一定的性能(当然很小很小，几乎可以忽略不计，所以这种模式在很多场合十分常用而且十分简单)
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| # include <iostream>
using namespace std;
class singleton{
public:
static singleton *getinstance(){
return instance;
}
private:
static singleton *instance;
singleton()
{
cout << "instance initialized" << endl;
}
};
singleton * singleton::instance = new singleton();
int main()
{
singleton *singleton1 = singleton::getinstance();
singleton *singleton2 = singleton::getinstance();
}
|
注意，这个单例在主函数之前就已经加载了，比如下面主函数输出的结果就是instance initialized。
线程安全的懒汉式单例模式代码
加了一个互斥锁
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| # include <iostream>
# include <mutex>
# include <pthread.h>
using namespace std;
class singleton{
public:
static pthread_mutex_t mutex;
static singleton *getinstance()
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
if (instance == NULL)
{
instance = new singleton();
return instance;
}
else
{
cout << "instance has already initialized" << endl;
return instance;
}
pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
private:
static singleton * instance ;
singleton()
{
pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
cout << "instance initialized" << endl;
}
};
singleton * singleton::instance = NULL;
pthread_mutex_t singleton::mutex;
int main()
{
singleton * singleton1 = singleton::getinstance();
singleton * singleton2 = singleton::getinstance();
}
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注意：
互斥变量使用特定的数据类型：pthread_mutex_t
线程函数编译时需要添加特殊编译选项：
gcc read.c -lpthread 比如最简单的编译命令，记住要在后加-lpthread选项，
否则会出现undefined reference to ‘pthread_mutex_lock’报错。
参考资料
饿汉式和懒汉式（单例模式详解)
C++ 单例模式(懒汉、饿汉模式)
C++关于锁的总结（一）
windows下std 没有成员 thread、thread not member of std
c++线程中的几种锁
本文许可证
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