談談 單例模式

2021-10-17 11:20:55 字數 2701 閱讀 3422

單例模式是最簡單的一種設計模式,保證⼀個類僅有⼀個例項,並提供⼀個該例項的全域性訪問點。

class

singleton

private

:singleton()

//構造

singleton

(const singleton&

)//拷貝構造

singleton &

operator=(

const singleton&

)static singleton *instance;

}singleton *singleton::instance =

null

;

這種的單例會有什麼問題呢?會有兩個問題,第乙個是有執行緒安全問題,第二個new的物件沒有delete,導致記憶體洩漏。那我們要怎麼改呢?加鎖!

class

singleton

return instance;

}private

:static

void

destructor()

singleton()

//構造

singleton

(const singleton&

)//拷貝構造

singleton &

operator=(

const singleton&

)static singleton *instance;

}singleton *singleton::instance =

null

;

新增了乙個析構函式atexit(),函式引數是乙個函式指標,函式指標指向乙個沒有引數也沒有返回值的函式。

#include

*intatexit(void(func)(void));

atexit()成功時返回零,失敗時返回非零。

這樣在函式退出時,就可以自動呼叫析構函式。

但是還是執行緒不安全。

3.

class

singleton

}return instance;

}private

:static

void

destructor()

singleton()

//構造

singleton

(const singleton&

)//拷貝構造

singleton &

operator=(

const singleton&

)static singleton *instance;

static std::mutex mutex;

}singleton *singleton::instance =

null

;std::mutex singleton::mutex;

//互斥鎖初始化

這裡需要double-check 來預防多執行緒帶來的問題。但是使用3.1的這樣的加鎖,不管instance 是不是null, 都會導致產生system call的問題,資源大大浪費,所以衍生出3.2這樣的加鎖方式。但是這樣也會帶來乙個問題,因為c++記憶體的reorder問題(推薦 這篇blog c++11的記憶體序)。

因為我們知道乙個class new乙個新物件的時候,會生成 1.分配記憶體;2.呼叫構造器;3.賦值操作。reorder操作就是不按這樣的順序進行初始化,如果有個執行緒先進行賦值操作,然後再呼叫構造器操作。會導致第二個執行緒查詢instance時,不為空,導致直接return。

class

singleton

}return tmp;

}private

:static

void

destructor()

singleton()

//構造

singleton

(const singleton&

)//拷貝構造

singleton &

operator=(

const singleton&

)static std::atomic> instance;

static std::mutex mutex;

}std::atomic> singleton::instance;

std::mutex singleton::mutex;

//互斥鎖初始化

對_instance進行原子操作,這樣就保證了執行緒安全。但是這樣是不是未免太麻煩了。c++ effective中提供了一種簡單的方案:

class

singleton

private

:singleton()

//構造

singleton

(const singleton&

)//拷貝構造

singleton &

operator=(

const singleton&

)static singleton *instance;

}singleton *singleton::instance =

null

;

這是c++11的 magic static 特性:如果當變數在初始化的時候,併發同時進⼊宣告語句,併發

執行緒將會阻塞等待初始化結束。

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