设计模式之五:单例模式

有些对象只需要有一个,比如线程池、缓存和注册表等。

对比全局变量,其需要在程序开始就创建好对象,如果这个对象比较耗资源,而在后面的执行过程中又一直没有用到,就造成了浪费。

cpp 复制代码
class Singleton {
    private:
        static Singleton instance;
        Singleton(){}

    public
        static Singleton getInstance() {
        // 多线程环境下,可能先后判断为true
        if ( instance == null ) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

双重检查锁

cpp 复制代码
// 解决指针没有析构和多线程问题
class Singleton{
    private:
        static std::shared_ptr<Singleton > instance;
    	static std::mutex m_mutex;
        Singleton(){}

    public
        static Singleton getInstance() {
        // 多线程环境下,可能先后判断为true
        if ( instance == null ) {
            std::lock_guard<std::mutex> lk(m_mutex);
            instance = std::shared_ptr<Singleton>(new             
                Singleton());
        }
        return instance;
    }
}

上述代码还存在问题是new Singleton()口语被抽象为下面的语句:

cpp 复制代码
memory = allocate();    //1:分配对象的内存空间
instance = memory;      //3:设置instance指向刚分配的内存地址(此时对象还未初始化)
new(instance);          //2:初始化对象

那么另一线程在判断是否为null的时候可能得到一个为完全初始化的instance。

cpp 复制代码
我们可以通过volatile对变量进行限制,防止指令重排
static std::shared_ptr<Singleton > volatile instance;

在Java中这样应该就可以了,c++好像还有点问题?具体的可以看下最后贴的参考文献。

最推荐的懒汉式单例模式(magic static)

cpp 复制代码
// 解决指针没有析构和多线程问题
class Singleton{
    private:
        Singleton(){}

    public
        static Singleton& getInstance() {
        static Singleton instrance;
        return instance;
    }
}

魔法静态变量是C++11的核心语言功能特性,提案:N2660 - Dynamic Initialization and Destruction with Concurrency, 最早在GCC2.3 / Clang2.9 / MSVC19.0等编译器得到支持。

这种方法又叫做 Meyers' SingletonMeyer's的单例, 是著名的写出《Effective C++》系列书籍的作者 Meyers 提出的。所用到的特性是在C++11标准中的Magic Static特性:

If control enters the declaration concurrently while the variable is being initialized, the concurrent execution shall wait for completion of the initialization.

如果当变量在初始化的时候,并发同时进入声明语句,并发线程将会阻塞等待初始化结束。

这样保证了并发线程在获取静态局部变量的时候一定是初始化过的,所以具有线程安全性。

单例模式volatile_单例模式 volatile_这瓜保熟么的博客-CSDN博客

C++ 单例模式_c++单例模式_WhiteTian的博客-CSDN博客

C++和双重检查锁定模式(DCLP)的风险_dclp认证_nodeathphoenix的博客-CSDN博客

相关推荐
在未来等你3 小时前
AI Agent设计模式 Day 19:Feedback-Loop模式:反馈循环与自我优化
设计模式·llm·react·ai agent·plan-and-execute
兵bing8 小时前
设计模式-访问者模式
设计模式·访问者模式
python零基础入门小白8 小时前
【万字长文】大模型应用开发:意图路由与查询重写设计模式(从入门到精通)
java·开发语言·设计模式·语言模型·架构·大模型应用开发·大模型学习
MC丶科8 小时前
Java设计模式漫画英雄宇宙-工厂模式 —Factory博士的“超级英雄制造机”!
java·设计模式·漫画
明洞日记9 小时前
【设计模式手册013】命令模式 - 请求封装的优雅之道
java·设计模式·命令模式
ada0_ada19 小时前
行为型模式:②命令模式(Command Pattern)
设计模式
o0向阳而生0o10 小时前
113、23种设计模式之中介者模式(21/23)
设计模式·中介者模式
心语星光10 小时前
23种经典设计模式
设计模式
Mr.Winter`17 小时前
基于Proto3和单例模式的系统参数配置模块设计(附C++案例实现)
c++·人工智能·单例模式·机器人
ACE19851 天前
AI Agent 设计模式深度解析:提示链(Prompt Chaining)模式
人工智能·设计模式·prompt