C++11并发与多线程笔记（7） 单例设计模式共享数据分析、解决，call_once

1.设计模式

• 程序灵活，维护起来可能方便，用设计模式理念写出来的代码很晦涩，但是别人接管、阅读代码都会很痛苦
• 老外应付特别大的项目时，把项目的开发经验、模块划分经验，总结整理成设计模式
• 中国零几年设计模式刚开始火时，总喜欢拿一个设计模式往上套，导致一个小小的项目总要加几个设计模式，本末倒置
• 设计模式有其独特的优点，要活学活用，不要深陷其中，生搬硬套

2.单例设计模式：

整个项目中，有某个或者某些特殊的类，只能创建一个属于该类的对象。
单例类：只能生成一个对象。

# include
using namespace std;
class MyClass {//单例类
private:
	MyClass(){}//私有化构造函数
	static MyClass* m_instance;//静态成员变量
public:
	static MyClass* getInstance() {//静态成员函数用于创建对象
		if (m_instance == NULL) {
			m_instance = new MyClass();
		}
		return m_instance;
	}
	void func() {
		cout << "测试" << endl;
	}
	
};
MyClass* MyClass::m_instance = NULL;//类内定义，类外初始化

int main() {
	//创建一个对象，返回该类（Myclass）对象的指针
	MyClass* p_a = MyClass::getInstance();
	p_a->func();//测试
}

如果觉得在单例模式new了一个对象，而没有自己delete掉，这样不合理。可以增加一个类中类CGarhuishou，new一个单例类时创建一个静态的CGarhuishou对象，这样在程序结束时会调用CGarhuishou的析构函数，释放掉new出来的单例对象。

# include
using namespace std;
class MyClass {//单例类
private:
	MyClass(){}//私有化构造函数
	static MyClass* m_instance;//静态成员变量
public:
	static MyClass* getInstance() {//静态成员函数用于创建对象
		if (m_instance == NULL) {
			m_instance = new MyClass();
			static CGarhuishou cl; //释放对象
		}
		return m_instance;
	}

	class CGarhuishou {//类中套类，用来释放对象
	public:
		~CGarhuishou() {
			if (MyClass::m_instance) {
				delete MyClass::m_instance;
				MyClass::m_instance = NULL;
			}
		}
	};
	void func() {
		cout << "测试" << endl;
	}
	
};
MyClass* MyClass::m_instance = NULL;//类内定义，类外初始化

int main() {
	//创建一个对象，返回该类（Myclass）对象的指针
	MyClass* p_a = MyClass::getInstance();
	p_a->func();//测试
}

3.单例设计模式共享数据分析、解决

面临问题：需要在自己创建的线程（而不是主线程）中来创建单例类的对象，这种线程可能不止一个。我们可能面临getInstance()这种成员函数需要互斥。
解决方法：可以在加锁前判断m_instance是否为空，否则每次调用MyClass::getInstance()都要加锁，十分影响效率。

# include
# include
#include
using namespace std;
mutex mutex1;
class MyClass {//单例类
private:
	MyClass(){}//私有化构造函数
	static MyClass* m_instance;//静态成员变量
public:
	static MyClass* getInstance() {
		//双重锁定 提高效率
		if (m_instance == NULL) {
			unique_lock<mutex> myMutex(mutex1);//单独加此代码，每一次判断创建新对象，都要加锁
			if (m_instance == NULL) {
				m_instance = new MyClass();
				static CGarhuishou cl;
			}
		}
		return m_instance;
	}

	class CGarhuishou {//类中套类，用来释放对象
	public:
		~CGarhuishou() {
			if (MyClass::m_instance) {
				delete MyClass::m_instance;
				MyClass::m_instance = NULL;
			}
		}
	};
	void func() {
		cout << "测试" << endl;
	}
};
MyClass* MyClass::m_instance = NULL;//类内定义，类外初始化

//线程入口函数
void mythread() {
	cout << "myPrint线程开始执行了 " << endl;
	MyClass* p_a = MyClass::getInstance();
	cout << "myPrint线程结束执行了"  << endl;
}
int main() {
	thread myobj1(mythread);
	thread myobj2(mythread);
	myobj1.join();
	myobj2.join();
}

4.std::call_once()：

函数模板，该函数的第一个参数为标记，第二个参数是一个函数名（如a()）。
功能：能够保证函数a()只被调用一次。具备互斥量的能力，而且比互斥量消耗的资源更少，更高效。

• call_once()需要与一个标记结合使用，这个标记为std::once_flag；其实once_flag是一个结构，call_once()就是通过标记来决定函数是否执行，调用成功后，就把标记设置为一种已调用状态。

• 多个线程同时执行时，使用call_once()，一个线程会等待另一个线程先执行。

# include
# include
#include
using namespace std;
once_flag g_flag;//标记来决定函数是否执行

class MyClass {//单例类
private:
	MyClass() {}//私有化构造函数
	static MyClass* m_instance;//静态成员变量
public:
	//用于call_once函数的第二个参数，保证其只被调用一次
	static void CreateInstance() {
		m_instance = new MyClass;
		static CGarhuishou cl;
	}
	//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
	static MyClass* getInstance() {
		call_once(g_flag,CreateInstance);
		return m_instance;
	}

	class CGarhuishou {//类中套类，用来释放对象
	public:
		~CGarhuishou() {
			if (MyClass::m_instance) {
				delete MyClass::m_instance;
				MyClass::m_instance = NULL;
			}
		}
	};
	void func() {
		cout << "测试" << endl;
	}
};
MyClass* MyClass::m_instance = NULL;//类内定义，类外初始化

//线程入口函数
void mythread() {
	cout << "myPrint线程开始执行了 " << endl;
	MyClass* p_a = MyClass::getInstance();
	cout << "myPrint线程结束执行了"  << endl;
}
int main() {
	thread myobj1(mythread);
	thread myobj2(mythread);
	myobj1.join();
	myobj2.join();
}