文章目录

• 1、设计模式大概谈
• 2、单例设计模式
• 3、单例设计模式共享数据问题分析、解决
• 4、std::call_once()

1、设计模式大概谈

设计模式

• 代码的一些写法（这些写法跟常规写法不怎么一样），这样代码写出来的程序灵活，维护起来可能方便，但是别人接管，阅读代码非常痛苦。
• 用“设计模式”理念写出来的代码是很晦涩的；
• 当应付特别大的项目的时候，把项目的开发经验、模块划分经验，总结整理成设计模式（先有开发需求，后有理论总结和整理）。
• 设计模式肯定有它独特的优点，要活学活用，不要深陷其中，生搬硬套。

2、单例设计模式

• 单例设计模式，使用的频率比较高；
• 整个项目中，有某个或者某些特殊的类，属于该类的对象，只能创建一个，多了创建不了。

示例代码：

#include <iostream>
using namespace std;

class MyCAS
{
private:
	MyCAS() {}	//私有化构造函数

private:
	static MyCAS* m_instance;	//静态成员变量

public:
	static MyCAS* GetInstance()
	{
		if (m_instance == NULL)
		{
			m_instance = new MyCAS();
			static CGarhuishou cl;
		}
		return m_instance;
	}

	class CGarhuishou	//类中套类，用来释放对象
	{
	public:
		~CGarhuishou()
		{
			if (MyCAS::m_instance)
			{
				delete MyCAS::m_instance;
				MyCAS::m_instance = NULL;
			}
		}
	};

	void func()
	{
		cout << "测试" << endl;
	}
};

//类静态变量初始化
MyCAS* MyCAS::m_instance = NULL;

int main()
{
	MyCAS* p_a = MyCAS::GetInstance();		//创建一个对象，返回该类（MyCAS）对象的指针
	MyCAS* p_b = MyCAS::GetInstance();
	p_a->func();
	MyCAS::GetInstance()->func();

	return 0;
}

3、单例设计模式共享数据问题分析、解决

• 面临的问题：需要在我们自己创建的线程（而不是主线程）中来创建MyCAS这个单例类的对象，这种线程可能不止1个（至少2个）。
• 我们可能会面临GetInstance()这种成员函数要互斥。
• 采用双重锁定来提升效率，这样就不用每次进GetInstance()函数都要加一次锁，解一次锁。

示例代码：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
using namespace std;

std::mutex resource_mutex;
class MyCAS
{
private:
	MyCAS() {}	//私有化构造函数

private:
	static MyCAS* m_instance;	//静态成员变量

public:
	static MyCAS* GetInstance()
	{
		if (m_instance == NULL)		//双重锁定（双重检查）
		{
			std::unique_lock<std::mutex> mymutex(resource_mutex);
			if (m_instance == NULL)
			{
				m_instance = new MyCAS();
				static CGarhuishou cl;
			}
		}
		return m_instance;
	}

	class CGarhuishou	//类中套类，用来释放对象
	{
	public:
		~CGarhuishou()
		{
			if (MyCAS::m_instance)
			{
				delete MyCAS::m_instance;
				MyCAS::m_instance = NULL;
			}
		}
	};

	void func()
	{
		cout << "测试" << endl;
	}
};

//类静态变量初始化
MyCAS* MyCAS::m_instance = NULL;

void mythread()
{
	cout << "我的线程开始执行了" << endl;
	MyCAS* p_a = MyCAS::GetInstance();
	cout << "我的线程执行完毕了" << endl;
}

int main()
{
	std::thread mytobj1(mythread);
	std::thread mytobj2(mythread);
	/*虽然这两个线程是同一个入口函数，
	但大家千万要记住，这是两个线程，
	所以这里会有两个流程（两条通路）同时开始执行mythread这个函数
	*/
	mytobj1.join();
	mytobj2.join();

	return 0;
}

4、std::call_once()

std::call_once()

• c++11引入的函数，该函数的第二个参数是一个函数名a()。
• call_once()功能是能够保证函数a()只被调用一次。
• call_once()具备互斥量这种能力，而且效率上，比互斥量消耗的资源更少；
• call_once()需要与一个标记结合使用，这个标记是std::once_flag，once_flag是一个结构。
• call_once()就是通过这个标记来决定对应的函数a()是否执行，调用call_once()成功后，call_once()就把这个标记设置为已调用状态。后续再次调用call_once()，只要once_flag被设置为了“已调用”状态，那么对应的函数a()就不会再执行了。

示例代码：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
using namespace std;

std::mutex resource_mutex;
std::once_flag g_flag;	//系统定义的标记

class MyCAS
{
	static void CreatInstance()	//只被调用一次
	{
		std::chrono::milliseconds dura(20000);		//休息20s
		std::this_thread::sleep_for(dura);
		cout << "CreatInstance()被执行了" << endl;

		m_instance = new MyCAS();
		static CGarhuishou cl;
	}

private:
	MyCAS() {}	//私有化构造函数

private:
	static MyCAS* m_instance;	//静态成员变量

public:
	static MyCAS* GetInstance()
	{
		std::call_once(g_flag, CreatInstance);	//两个线程同时执行到这里，其中一个线程要等另外一个线程执行完毕CreatInstance()
		cout << "call_once()执行完毕" << endl;
		
		return m_instance;
	}

	class CGarhuishou	//类中套类，用来释放对象
	{
	public:
		~CGarhuishou()
		{
			if (MyCAS::m_instance)
			{
				delete MyCAS::m_instance;
				MyCAS::m_instance = NULL;
			}
		}
	};

	void func()
	{
		cout << "测试" << endl;
	}
};

//类静态变量初始化
MyCAS* MyCAS::m_instance = NULL;

void mythread()
{
	cout << "我的线程开始执行了" << endl;
	MyCAS* p_a = MyCAS::GetInstance();
	p_a->func();
	cout << "我的线程执行完毕了" << endl;
	return;
}

int main()
{
	std::thread mytobj1(mythread);
	std::thread mytobj2(mythread);
	/*虽然这两个线程是同一个入口函数，
	但大家千万要记住，这是两个线程，
	所以这里会有两个流程（两条通路）同时开始执行mythread这个函数
	*/
	mytobj1.join();
	mytobj2.join();

	return 0;
}

• 建议还是在主函数（主线程）中先创建好单例对象，然后再创建子线程。
• std::call_once的效率实际上比双重锁定要低，还是建议使用双重锁定。

注：本人学习c++多线程视频地址：C++多线程学习地址