单例模式-支持并发的C语言实现

代码实现：

c
#include 
#include 
#include 

// 定义单例对象结构体
typedef struct {
    // 单例对象的数据成员
    int value;
} Singleton;

// 静态变量，用于保存唯一实例的指针
static Singleton* instance = NULL;

// 互斥锁，用于保护临界区
static pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

// 获取单例对象的函数
Singleton* getSingleton() {
    // 首先检查实例是否已经存在
    if (instance == NULL) {
        // 对临界区加锁
        pthread_mutex_lock(&mutex);

        // 再次检查实例是否已经被创建
        if (instance == NULL) {
            // 创建单例对象
            instance = (Singleton*) malloc(sizeof(Singleton));
            instance->value = 0;
        }

        // 解锁临界区
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }

    return instance;
}

// 示例线程函数，对单例对象进行操作
void* threadFunc(void* arg) {
    Singleton* singleton = getSingleton();

    // 模拟对单例对象的操作
    singleton->value += 1;
    printf("Singleton value: %d\n", singleton->value);

    return NULL;
}

int main() {
    // 创建多个线程来同时访问单例对象
    pthread_t thread1, thread2, thread3;
    pthread_create(&thread1, NULL, threadFunc, NULL);
    pthread_create(&thread2, NULL, threadFunc, NULL);
    pthread_create(&thread3, NULL, threadFunc, NULL);

    // 等待线程结束
    pthread_join(thread1, NULL);
    pthread_join(thread2, NULL);
    pthread_join(thread3, NULL);

    return 0;
}

单例模式是一种创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点以获取该实例。

优点：

1. 严格控制实例个数：单例模式可以防止多个实例的创建，确保在整个应用程序中只有一个实例存在。
2. 全局访问性：由于单例实例通常是全局可访问的，因此可以方便地在应用程序的不同部分使用和调用。
3. 节约资源：由于单例模式只创建一个实例，可以节约系统资源，例如内存和处理器时间。
4. 简化配置：单例模式可以将一些需要共享的配置信息集中管理，减少了重复的配置操作。

缺点：

1. 违反单一职责原则：由于单例模式通常负责创建自己的实例和管理全局状态，可能会导致单例类职责过重，违反了单一职责原则。
2. 难以扩展和测试：由于单例模式的全局访问性和紧耦合性，对于扩展和测试来说可能会更加困难。因为修改单例类可能会影响到其他依赖它的代码。

适用场景：

单例模式适用于以下场景：

1. 资源共享：当多个对象需要共享同一资源时，可以使用单例模式来确保只有一个实例提供该资源。
2. 全局访问：对于需要在系统的多个部分中使用相同实例的情况，单例模式提供了一种方便的方式来访问实例。
3. 控制对象数量：有些情况下，由于资源限制或性能要求，需要限制某个类只能拥有一个实例。

需要注意的是，使用单例模式时应该慎重考虑，合理评估是否真正需要全局唯一实例。滥用单例模式可能会导致代码复杂性增加，并且可能隐藏了类之间的依赖关系