C++如何解決單例懶漢式和多線(xiàn)程問(wèn)題

這篇文章主要為大家展示了“C++如何解決單例懶漢式和多線(xiàn)程問(wèn)題”，內(nèi)容簡(jiǎn)而易懂，條理清晰，希望能夠幫助大家解決疑惑，下面讓小編帶領(lǐng)大家一起研究并學(xué)習(xí)一下“C++如何解決單例懶漢式和多線(xiàn)程問(wèn)題”這篇文章吧。

單例懶漢式和多線(xiàn)程問(wèn)題


作為單例模式，是在整個(gè)程序運(yùn)行期間只會(huì)建立一份內(nèi)存空間，為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)
1、需要將構(gòu)造函數(shù)設(shè)置為私有成員
2、需要一個(gè)私有的靜態(tài)指針指向自身
3、需要一個(gè)公有的靜態(tài)函數(shù)將這個(gè)上面的靜態(tài)指針露出來(lái)

如下的代碼就是一個(gè)懶漢式的單例

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

1. #include<iostream>
   

2. using namespace std;
   

3. 
   

4. class single_ins
   

5. {
   

6. private:
   

7.     int a;
   

8.     int b;
   

9.     single_ins()
   

10.     {
    

11.         a= 0;
    

12.         b= 0;
    

13.     }
    

14.     static single_ins* myc;
    

15. public:
    

16.     void setval(const int& a,const int& b)
    

17.     {
    

18.         this->a = a;
    

19.         this->b = b;
    

20.     }
    

21. 
    

22.     void print()
    

23.     {
    

24.       cout<<"a:"<<a<<endl;
    

25.       cout<<"b:"<<b<<endl;
    

26.     }
    

27. 
    

28. 
    

29.     static single_ins* setp()
    

30.     {
    

31.         //?
    

32.         if(myc == NULL)
    

33.         {
    

34.             myc = new single_ins;
    

35.         }
    

36.         //?
    

37.         return myc;
    

38.     }
    

39. 
    

40.     static void  pfree()
    

41.     {
    

42.         if(myc != NULL)
    

43.         {
    

44.             delete myc;
    

45.             myc = NULL;
    

46.         }
    

47.     }
    

48. 
    

49. };
    

50. 
    

51. //? init static value
    

52. single_ins* single_ins::myc = NULL;
    

53. //nit static value
    

54. //single_ins* single_ins::myc = new single_ins;
    

55. 
    

56. int main()
    

57. {
    

58.     single_ins* a = single_ins::setp();
    

59.     single_ins* b = single_ins::setp();
    

60.     a->setval(10,20);
    

61.     b->print();
    

62. 
    

63.     cout<<a<<" "<<b<<endl;
    

64.     single_ins::pfree();
    

65. 
    

66. }

但是上面的代碼有明顯的問(wèn)題，就是遇到多線(xiàn)程的情況下，因?yàn)槎鄠€(gè)線(xiàn)程如果同事創(chuàng)建內(nèi)存，由于彼此之間
并不能及時(shí)檢查到內(nèi)存已經(jīng)分配，會(huì)分配多個(gè)內(nèi)存，這個(gè)時(shí)候我們至少需要一個(gè)線(xiàn)程間同步手段來(lái)讓他們之間
串行的執(zhí)行，這個(gè)時(shí)候就涉及到兩次檢查(double check)
如果沒(méi)有mutex保護(hù)就是下面這個(gè)程序：

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

1. #include <iostream>
   

2. #include <unistd.h>
   

3. using namespace std;
   

4. 
   

5. 
   

6. //單列模式
   

7. class single_ins
   

8. {
   

9.         private:
   

10.                 int a;
    

11.                 int b;
    

12.                 single_ins()
    

13.                 {
    

14.                         cout<<"con begin\n";
    

15.                         a= 0;
    

16.                         b= 0;
    

17.                         sleep(10); //故意拖長(zhǎng)構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行時(shí)間，造成懶漢式多線(xiàn)程問(wèn)題
    

18.                         cout<<"con end\n";
    

19.                 }
    

20.                 static single_ins* myc;//單例需要一個(gè)靜態(tài)指針
    

21.                 static int cnt;//構(gòu)造調(diào)用次數(shù)統(tǒng)計(jì)
    

22.         public:
    

23.                 void setval(const int& a,const int& b)
    

24.                 {
    

25.                         this->a = a;
    

26.                         this->b = b;
    

27.                 }
    

28. 
    

29.                 void print()
    

30.                 {
    

31.                         cout<<"a:"<<a<<endl;
    

32.                         cout<<"b:"<<b<<endl;
    

33.                         cout<<cnt<<endl;
    

34.                 }
    

35. 
    

36. 
    

37.                 static single_ins* setp() //函數(shù)獲得指針值賦給靜態(tài)成員指針變量
    

38.                 {
    

39.                         //懶漢式
    

40.                         if(myc == NULL)
    

41.                         {
    

42.                                 myc = new single_ins;
    

43.                                 cnt++;
    

44.                         }
    

45.                         //懶漢式
    

46.                         return myc;
    

47.                 }
    

48.                 static void  pfree()
    

49.                 {
    

50.                         if(myc != NULL)
    

51.                         {
    

52.                                 delete myc;
    

53.                                 myc = NULL;
    

54.                         }
    

55.                 }
    

56. };
    

57. 
    

58. //懶漢式 init static value
    

59. single_ins* single_ins::myc = NULL;
    

60. int single_ins::cnt = 0;
    

61. //餓漢試 init static value
    

62. //single_ins* single_ins::myc = new single_ins;
    

63. /*
    

64.    懶漢式的問(wèn)題在于多線(xiàn)程調(diào)用的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，很可能同時(shí)建立出多個(gè)內(nèi)存空間，
    

65.    而不是單列了。
    

66.    */

67. void* main21(void* argc)
    

68. {
    

69.         single_ins* inp = (single_ins*)argc;
    

70. 
    

71.         inp = single_ins::setp();
    

72.         inp->setval(10,20);
    

73.         inp->print();
    

74.         cout<<inp<<"\n";
    

75.         return NULL;
    

76. }
    

77. 
    

78. 
    

79. int main(void)
    

80. {
    

81.         pthread_t tid;
    

82.         single_ins* a[3] = {NULL};
    

83.         void* tret[3] = {NULL};
    

84.         for(int i = 0 ; i<3; i++)
    

85.         {
    

86.                 pthread_create(&tid,NULL,main21,(void*)a[i]);
    

87.                 //pthread_join(tid, &(tret[i]));
    

88.         }
    

89.         sleep(50);
    

90.         single_ins::pfree();
    

91. 
    

92. }

會(huì)跑出結(jié)果
con begin
con begin
con begin
con end
a:10
b:20
1
0x7fc3880008c0
con end
a:10
b:20
2
0x7fc3800008c0
con end
a:10
b:20
3
0x7fc3840008c0


可以看到
0x7fc3880008c0 0x7fc3800008c0 0x7fc3840008c0
明顯是3個(gè)不同的內(nèi)存空間 這就不對(duì)了，而且可以看到構(gòu)造函數(shù)
調(diào)用了3次
為此我們使用mutex來(lái)保護(hù)臨時(shí)

如下:
 static single_ins* setp() //函數(shù)獲得指針值賦給靜態(tài)成員指針變量
 39         {
 40             //懶漢式
 41             if(myc == NULL)
 42             {
 43                 pthread_mutex_lock(&counter_mutex); //mutex 保護(hù)臨界區(qū)
 44                 if(myc == NULL) //兩次檢查
 45                 {
 46                     myc = new single_ins;                                                                                                                           
 47                     cnt++;
 48                 }
 49                 pthread_mutex_unlock(&counter_mutex); //mutex結(jié)束
 50             }


這樣代碼如下：

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

1. #include <iostream>
   

2. #include <unistd.h>
   

3. using namespace std;
   

4. 
   

5. pthread_mutex_t counter_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
   

6. 
   

7. //單列模式
   

8. class single_ins
   

9. {
   

10.         private:
    

11.                 int a;
    

12.                 int b;
    

13.                 single_ins()
    

14.                 {
    

15.                         cout<<"con begin\n";
    

16.                         a= 0;
    

17.                         b= 0;
    

18.                         sleep(10); //故意拖長(zhǎng)構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行時(shí)間，造成懶漢式多線(xiàn)程問(wèn)題
    

19.                         cout<<"con end\n";
    

20.                 }
    

21.                 static single_ins* myc;//單例需要一個(gè)靜態(tài)指針
    

22.                 static int cnt;//構(gòu)造調(diào)用次數(shù)統(tǒng)計(jì)
    

23.         public:
    

24.                 void setval(const int& a,const int& b)
    

25.                 {
    

26.                         this->a = a;
    

27.                         this->b = b;
    

28.                 }
    

29. 
    

30.                 void print()
    

31.                 {
    

32.                         cout<<"a:"<<a<<endl;
    

33.                         cout<<"b:"<<b<<endl;
    

34.                         cout<<cnt<<endl;
    

35.                 }
    

36. 
    

37. 
    

38.                 static single_ins* setp() //函數(shù)獲得指針值賦給靜態(tài)成員指針變量
    

39.                 {
    

40.                         //懶漢式
    

41.                         if(myc == NULL)
    

42.                         {
    

43.                                 pthread_mutex_lock(&counter_mutex); //mutex 保護(hù)臨界區(qū)
    

44.                                 if(myc == NULL) //兩次檢查
    

45.                                 {
    

46.                                         myc = new single_ins;
    

47.                                         cnt++;
    

48.                                 }
    

49.                                 pthread_mutex_unlock(&counter_mutex); //mutex結(jié)束
    

50.                         }
    

51.                         //懶漢式
    

52.                         return myc;
    

53.                 }
    

54.                 static void  pfree()
    

55.                 {
    

56.                         if(myc != NULL)
    

57.                         {
    

58.                                 delete myc;
    

59.                                 myc = NULL;
    

60.                         }
    

61.                 }
    

62. };
    

63. 
    

64. //懶漢式 init static value
    

65. single_ins* single_ins::myc = NULL;
    

66. int single_ins::cnt = 0;
    

67. //餓漢試 init static value
    

68. //single_ins* single_ins::myc = new single_ins;
    

69. /*
    

70.    懶漢式的問(wèn)題在于多線(xiàn)程調(diào)用的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，很可能同時(shí)建立出多個(gè)內(nèi)存空間，
    

71.    而不是單列了。
    

72.    */
    

73. 
    

74. 
    

75. 
    

76. void* main21(void* argc)
    

77. {
    

78.         single_ins* inp = (single_ins*)argc;
    

79. 
    

80.         inp = single_ins::setp();
    

81.         inp->setval(10,20);
    

82.         inp->print();
    

83.         cout<<inp<<"\n";
    

84.         return NULL;
    

85. }
    

86. 
    

87. 
    

88. int main(void)
    

89. {
    

90.         pthread_t tid;
    

91.         single_ins* a[3] = {NULL};
    

92.         void* tret[3] = {NULL};
    

93.         for(int i = 0 ; i<3; i++)
    

94.         {
    

95.                 pthread_create(&tid,NULL,main21,(void*)a[i]);
    

96.                 //pthread_join(tid, &(tret[i]));
    

97.         }
    

98.         sleep(50);
    

99.         single_ins::pfree();
    

100. 
     

101. }

跑出的結(jié)果如下：

con begin
con end
a:10a:10
b:20
1
0x7f21f40008c0


b:20
1
0x7f21f40008c0
a:10
b:20
1
0x7f21f40008c0


現(xiàn)在就是正常的了。所以懶漢試單例遇到多線(xiàn)程一定要注意，餓漢試沒(méi)有問(wèn)題。
當(dāng)然這是一個(gè)小列子而已，線(xiàn)程安全是一個(gè)很大的話(huà)題，特別需要注意。

               

以上是“C++如何解決單例懶漢式和多線(xiàn)程問(wèn)題”這篇文章的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！相信大家都有了一定的了解，希望分享的內(nèi)容對(duì)大家有所幫助，如果還想學(xué)習(xí)更多知識(shí)，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道！