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news 2025/9/17 7:18:23

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线程安全
单例模式在单线程中，当然是安全的。但是如果在多线程中，由于并行判断，可能会导致创建多个实例。那么如何保证在多线程中单例还是只有一个实例呢?
常见的三种方式:

局部静态变量
原理和饿汉模式相似，利用static只会初始化一次的特性，并且在第一次调用的情况下才会被初始化。推荐使用

class Singleton {
private:
Singleton() { };
public:
static Singleton* getInstance() {
static Singleton *instance = new Singleton();
return instance;
}
};

饿汉模式

原理:利用static，在程序编译的时候就调用构造函数实现单例，这样做的优点是保证线程安全，但是缺点就是无论后续是否用到，在编译的时候就会创建，会导致启动性能降低。
实现方法:

class Singleton_Hungry {
public:
static Singleton_Hungry* getInstance() {
return singleton;
}
private:
Singleton_Hungry() {
cout << "Hungry creat." << endl;
}
static Singleton_Hungry* singleton;
};
Singleton_Hungry* Singleton_Hungry::singleton = new Singleton_Hungry();

懒汉模式

原理:利用线程锁，在获取实例的时候判断实例加上线程锁，保证判断的条件只允许一个线程操作。利用锁也可以保证单例只有一个实例。
实现方法:

#include <mutex>
std::mutex mu;
class Singleton_Lazy {
public:
static Singleton_Lazy* getInstance() {
if (singleton == NULL) {
mu.lock();//打开锁
if (singleton == NULL) {
singleton = new Singleton_Lazy();
}
mu.unlock();//关闭锁
}
return singleton;
}
private:
Singleton_Lazy() {
cout << "Lazy creat." << endl;
}
static Singleton_Lazy* singleton;
};
Singleton_Lazy* Singleton_Lazy::singleton = NULL;

实践验证

在linux系统上通过命令行g++ single.cpp --std=c++11 -lpthread编译

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>
#include <unistd.h>

using namespace std;
mutex mu;

class Singleton_Lazy {
private:
Singleton_Lazy() {
cout << "Lazy creat." << endl;
}
static Singleton_Lazy* singleton;
public:
static Singleton_Lazy* getInstance() {
if (singleton == NULL) {
//mu.lock();//打开锁
if (singleton == NULL) {
singleton = new Singleton_Lazy();
}
//mu.unlock();//关闭锁
}
return singleton;
}
};
Singleton_Lazy* Singleton_Lazy::singleton = NULL;

void thr(int t) {
cout << t << " pthread id: " << pthread_self() << endl;
for(int i = 0; i < 3; i++) {
Singleton_Lazy *lazy = Singleton_Lazy::getInstance();
Singleton_Hungry *hungry = Singleton_Hungry::getInstance();
cout << t << " lazy addr:" << lazy << endl;
cout << t << " hungry addr:" << hungry << endl;
}
}

int main() {
cout<<"main process id: "<<getpid()<<endl;
cout<<"main pthread id:"<< pthread_self()<<endl;
thread thread1(thr, 1);
thread thread2(thr, 2);
thread1.join();
thread2.join();
return 0;
}