单件模式

Single.cpp

class Singleton{
private:
    Singleton(); //构造函数
    Singleton(const Singleton& other);  //拷贝构造函数
public:
    static Singleton* getInstance();
    static Singleton* m_instance;
};

Singleton* Singleton::m_instance = nullptr;
//线程非安全版本
Singleton* Singleton::getInstance()
{
    if (m_instance == nullptr){
        m_instance = new Singleton();
    }
    return m_instance;
}

/*
该写法在单线程里是OK的，但是在多线程下就不行
例如有两个thread，thread1和thread2
如果thread1执行到了14行但是没有执行到第15行，恰巧此时的thread2页执行到了
第14行，这就意味着接下里第15行都会被thread1和thread2执行，在多线程的情况下就
会出现被创建两个对象，所以这是一个多线程非安全的版本
*/

//线程安全版本，但锁的代价过高
Singleton* Singleton::getInstance(){
    Lock lock;
    if (m_instance == nullptr)
    {
        m_instance = new Singleton();
    }
    return m_instance;
}

/*
该方法加了一个锁，在thread1在进入该代码后，在锁未释放前，thread2不会
执行到第30行代码，但是锁的代价太高
假如第31行不是空，thread1执行到了第31行，而thread2此时进不了29行，因为thread1锁还没有释放,
那么这个过程有没有必要加锁？
其实没有必要的，读的过程没有必要加锁的，因此在读的过程加锁，是浪费的。
将它放在高并发的场景下，那么锁的代价是非常高的
*/

//双检查锁，但由于内存读写reorder不安全
Singleton* Singleton::getInstance()
{
    if (m_instance == nullptr){
        Lock lock;
        if (m_instance == nullptr)
        {
            m_instance = new Singleton();
        }
    }
    return m_instance;
}
/*
该方法的特点是在锁前在检查一次
锁前检查避免了如果都是读取的时候，也就是m_instance不是nullptr的时候，
出现代价过高的问题
锁后检查是避免thread1和thread2进入51行之后，在52行之前，创建两个对象的
错误。
*/

//C++ 11版本之后 跨平台实现（volatile)
std::atomic<Singleton> Singleton::m_instance;
std::mutex Singleton::m_mutex;

Singleton* Singleton::getInstance(){
    Singleton* tmp = m_instance.load(std::memory_order_relaxed);
    std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);//获取内存fence
    if (tmp == nullptr)
    {
        std::lock_guard<std::muutex> lock(m_mutex);
        tmp = m_instance.load(std::memory_order_relaxed);
        if (tmp == nullptr)
        {
            tmp = new Singleton;
            std::atomic_thread_fence(std::memory_order_release);//释放内存fence
            m_instance.store(tmp,std::memory_order_relaxed);
        }
    }

}

标签：std,Singleton,单件,nullptr,模式,instance,thread2,thread1
来源： https://www.cnblogs.com/zhuifeng-mayi/p/11066452.html