C++单例模式的懒汉模式和饿汉模式详解

目录

• 懒汉模式
• 饿汉模式
• 线程安全的懒汉模式
• 总结

懒汉模式

懒汉模式在第一次用到类实例的时候才会去实例化，就是不到调用getInstance函数时，这个类的对象是一直不存在的。懒汉本身是线程不安全的。

#include <iostream>
using namespace std;
class Singelton{
private:
    Singelton(){
        m_count ++;
        printf("Singelton begin\n");
        Sleep(1000);// 加sleep为了放大效果
        printf("Singelton end\n");
    }
    static Singelton *single;//定义一个唯一指向实例的指针，并且是私有的
public:
    static Singelton *GetSingelton();//定义一个公有函数，可以获取这个唯一实例
    static void print();
    static int m_count;
};
 //将唯一指向实例的指针初始化为nullptr
Singelton *Singelton::single = nullptr;
int Singelton::m_count = 0;
Singelton *Singelton::GetSingelton(){
    if(single == nullptr){//判断是不是第一次使用
        single = new Singelton;
    }
    return single;
}
void Singelton::print(){
    cout<<m_count<<endl;
}
int main()
{
	singleton* a1 = singleton::GetInstance();
	cout << a1 << endl;
	a1->print();
	singleton* a2 = singleton::GetInstance();
	cout << a2 << endl;
	a2->print();
	system("pause");
	return 0;
}

懒汉模式的singleton类有以下特点：

1.他有一个指向唯一实例的静态指针，并且是私有的。

2.它有一个公有的函数，可以获取这个唯一的实例，并且在需要的时候创建该实例。

3.它的构造函数是私有的，这样就不能从别处创建该类的实例。

饿汉模式

饿汉模式在单例类定义的时候（即在main函数之前）就进行实例化。因为main函数执行之前，全局作用域的类成员静态变量m_Instance已经初始化，故没有多线程的问题。

#include <iostream>
#include <process.h>
#include <windows.h>
using namespace std;
class Singelton{
private:
    Singelton(){
        m_count ++;
        printf("Singelton begin\n");
        Sleep(1000);                            // 加sleep为了放大效果
        printf("Singelton end\n");
    }
    static Singelton *single;//定义一个唯一指向实例的指针，并且是私有的
public:
    static Singelton *GetSingelton();//定义一个公有函数，可以获取这个唯一实例
    static void print();
    static int m_count;
};
// 饿汉模式的关键：定义即实例化
Singelton *Singelton::single = new Singelton;
int Singelton::m_count = 0;
Singelton *Singelton::GetSingelton(){
    // 不再需要进行实例化
    //if(single == nullptr){
    //    single = new Singelton;
    //}
    return single;
}
void Singelton::print(){
    cout<<m_count<<endl;
}
int main()
{
	cout << "we get the instance" << endl;
	singleton* a1 = singleton::getinstance();
	singleton* a2 = singleton::getinstance();
	singleton* a3 = singleton::getinstance();
	cout << "we destroy the instance" << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

线程安全的懒汉模式

在多线程环境下，懒汉模式的上述实现方式是不安全的，原因在于在判断instance是否为空时，可能存在多个线程同时进入if中，此时可能会实例化多个对象。于是出现了二重锁的懒汉模式，实现代码如下：

#include<iostream>
#include<mutex>
using namespace std;
/*单例模式：构造函数私有化，对外提供一个接口*/
//线程安全的单例模式
class lhsingleClass {
public:
	static lhsingleClass* getinstance()
	{//双重锁模式
		if (instance == nullptr)
		{//先判断是否为空，如果为空则进入，不为空说明已经存在实例，直接返回
            //进入后加锁
			i_mutex.lock();
			if (instance == nullptr)
			{//再判断一次，确保不会因为加锁期间多个线程同时进入
				instance = new lhsingleClass();
			}
			i_mutex.unlock();//解锁
		}
		return instance;
	}
private:
    static lhsingleClass* instance;
	static mutex i_mutex;//锁
	lhsingleClass(){}
};
lhsingleClass* lhsingleClass::instance=nullptr;
mutex lhsingleClass::i_mutex;//类外初始化

int main()
{
	lhsingleClass* lhsinglep5 = lhsingleClass::getinstance();
	lhsingleClass* lhsinglep6 = lhsingleClass::getinstance();
	cout << lhsinglep5 << endl;
	cout << lhsinglep6 << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

此代码共进行了两次判断：

• 先判断是否为空，如果为空则进入，不为空说明已经存在实例，直接返回。
• 再判断一次，确保不会因为加锁期间多个线程同时进入。

总结

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