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C++多线程下的单例模式实现

2023-07-07 11:16:04 深夜i -- --

C++ 多线程单例模式实现线程安全

在多线程的环境下，单例模式的实现需要考虑线程安全问题。C++多线程下的单例模式实现可以通过以下方式实现：

1. 使用静态变量

使用静态变量作为单例对象，可以保证在程序运行期间只有一个对象被创建。但是在多线程情况下，多个线程可能同时调用创建单例对象的方法，导致多个对象被创建。为了避免这种情况，可以在方法中加锁，保证只有一个线程能够创建对象。

例如：

 c++
class Singleton {
private:
  Singleton();
  static Singleton* instance;
public:
  static Singleton* getInstance() {
    if (instance == nullptr) {
      std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
      if (instance == nullptr) {
        instance = new Singleton();
      }
    }
    return instance;
  }
  // other methods and variables...
};
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mutex;

上面的代码中，使用了 `std::lock_guard` 对象实现了 RAII（Resource Acquisition Is Initialization，资源获取即初始化）技术，保证在代码块中加锁，离开代码块时自动解锁。

2. 使用双重检查锁定

双重检查锁定（Double-Checked Locking）是一种常用的线程安全的单例模式实现方式。在方法中使用两次检查，第一次判断对象是否已经被创建，如果没有则进入锁定代码块创建对象。第二次判断对象是否已经被创建，如果没有则创建对象并返回。

例如：

 c++
class Singleton {
private:
  Singleton();
  static Singleton* instance;
  static std::mutex mutex;
public:
  static Singleton* getInstance() {
    if (instance == nullptr) {
      std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
      if (instance == nullptr) {
        instance = new Singleton();
      }
    }
    return instance;
  }
  // other methods and variables...
};
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mutex;

上面的代码中，使用了两次判断来保证线程安全，第一次判断 `instance` 是否为空，如果为空则进入锁定代码块。在锁定代码块中再次判断 `instance` 是否为空，如果为空则创建对象并赋值给 `instance`。

总结

C++多线程下的单例模式实现需要考虑线程安全问题，一般使用静态变量或双重检查锁定来保证线程安全。在使用锁定时要注意使用 RAII 技术保证锁定的正确使用。为了提高代码效率和可读性，建议使用标准库提供的 `std::mutex` 来实现锁定。

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