c++单列模式与线程安全

2024-01-14 20:45:58

　　通常c++里面的单列模式很容易实现，我们也不需要去考虑其线程安全的问题，但是在多线程环境中我们却必须要考虑到。首先我们来分析下一下的这个单列模式为什么不是线程安全的，通常的单列模式写法：

class MsgOfArrival
{
public:
    ~MsgOfArrival(void);
    MAP_STRING_PNORMALMSGCOLLECTION  m_normalmsgMap;    
    static MsgOfArrival* GetInstance();
private:  
    MsgOfArrival(void);
    static MsgOfArrival* m_pInstance;
};

MsgOfArrival* MsgOfArrival::m_pInstance = NULL;
MsgOfArrival::MsgOfArrival(void)
{
}


MsgOfArrival::~MsgOfArrival(void)
{
}

　　假设两个多线程同时执行GetInstance()函数，那么m_pInstance==NULL时， 两个线程同时进入了if中时就会创建两个指针，这当然是不行的。解决这个问题首先我们会想到加锁，如改成

MsgOfArrival* MsgOfArrival::GetInstance()
{
    if (m_pInstance == NULL)
    {
        EnterCriticalSection(&g_cs);
        m_pInstance = new MsgOfArrival;
　　　   LeaveCriticalSection(&g_cs)

    }
return m_pInstance;

这样当然可以，而且m_pInstance一但new成功，GetInstance调用不会在进入if中，所以大量调用该单列并不会因为临界区造成性能瓶颈。

　　第二种方法是静态变量初始化的时候，我们直接让其new一个指针，因为我们知道静态变量是在Main函数还没执行的时候就由主线程完成了初始化，既然单例指针还没进入到main就已经构造了，那么我们当然不需要在进入main以后的多线程中来担心单例构造的线程安全性。代码如下：

class MsgOfArrival
{
public:
    ~MsgOfArrival(void);
    MAP_STRING_PNORMALMSGCOLLECTION  m_normalmsgMap;    
    static const MsgOfArrival* GetInstance();
private:  
    MsgOfArrival(void);
    static const MsgOfArrival* m_pInstance;
};

const MsgOfArrival* MsgOfArrival::m_pInstance =  new MsgOfArrival;
MsgOfArrival::MsgOfArrival(void)
{
}


MsgOfArrival::~MsgOfArrival(void)
{
}

const MsgOfArrival* MsgOfArrival::GetInstance()
{
    return m_pInstance;
}

　　需要注意m_pInstance使用const进行修饰的，其所指对象是const的也就是说我们不能修改这个单列对象，这也要求我们在调用改单列的函数时该函数也必须是const的如：

int getdata() const;  //函数声明

//函数定义
int  MsgOfArrival::getdata() const
{
    //
    //  return  m_nVal;
}

　　当然m_pInstance也可以不用const修饰，但是这样其其内部数据可以被修改，这样在多线程的时候是很危险的。

　　上面单例模式已经是线程安全的，但是有个问题，这个单例被创建后如何释放呢？第一种方法在在类里面增加一个静态的函数用于释放指针，这样做在程序中我们随时可以释放单例指针。但是有时候我们的单例指针要一直伴随着进程结束，这个时候我们就可以采用第二种方法：

class MsgOfArrival
{
public:
    ~MsgOfArrival(void);
    MAP_STRING_PNORMALMSGCOLLECTION  m_normalmsgMap;    
    static const MsgOfArrival* GetInstance();
private:  
    class CGarbo
    {
    public:    
        ~CGarbo()
        {
            SAFE_DELETE(MsgOfArrival::m_pInstance);
        }
    };  
    static CGarbo Garbo;  //清理资源
    MsgOfArrival(void);
    static const MsgOfArrival* m_pInstance;
};

我们在类里面添加了一个CGarbo类，这个类只有一个作用负责清除单列对象指针，定义一个static的Garbo对象，该对象声明周期与单例对象指针是一样的，这个静态Garbo对象也会在程序结束时释放，这个时候会将单例指针所拥有资源也释放掉。注意SAFE_DELETE是我自己定义的释放宏。

　　文章若有不妥，请大家指教。

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