【Design Pattern】C++ 线程安全的单例模式

顾名思义，单例模式是用来保证这个类在运行期间只会被创建一个类实例，另外，单例模式还提供了一个全局唯一访问这个类实例的访问点，就是getInstance方法1。

下面看看该类的实现

首先看看标准教科书式的单例模式

头文件：

//
//  Singleton.h
//  DesignPattern
//
//  Created by NULL on 3/22/16.
//  Copyright © 2016 NCL. All rights reserved.
//

#ifndef Singleton_h
#define Singleton_h

#include <stdio.h>

class Singleton
{
private:
static Singleton * m_instance;
Singleton();
~Singleton();

public:
static Singleton * getInstance();
};

#endif /* Singleton_hpp */

cpp:

//
//  Singleton.cpp
//  DesignPattern
//
//  Created by NULL on 3/22/16.
//  Copyright © 2016 NCL. All rights reserved.
//

#include "Singleton.h"

Singleton* Singleton::getInstance()
{
if ( NULL == m_instance )
{
m_instance = new Singleton;
}
return m_instance;
}

Singleton* Singleton::m_instance = NULL;

然而这个单例模式就线程安全了吗？答案是否定的。当m_instance == NULL（对象还未被实例化的时候），此时A线程调用Singleton::getInstance()，当A线程跑完if()判断条件后，正要进行m_instance = new Singleton;的时候，CPU时间片耗完了，于是B线程此时又来调用getInstance()方法，当B线程实例化完成了Singleton之后，时间片又回到了A线程，此时A线程又会实例化一个Singleton，这就会造成内存泄露。

那么，线程安全的单例模式怎么写？需要用到线程同步吗？用到线程同步当然可以！但是还有更好的方法。

.h:

//
//  Singleton_Thread_Safe.h
//  DesignPattern
//
//  Created by NULL on 3/22/16.
//  Copyright © 2016 NCL. All rights reserved.
//

#ifndef Singleton_Thread_Safe_h
#define Singleton_Thread_Safe_h

#include <stdio.h>

class Singleton_Thread_Safe
{
private:
static Singleton_Thread_Safe * m_instance;
Singleton_Thread_Safe();
~Singleton_Thread_Safe();

public:
static Singleton_Thread_Safe * getInstance();
};

#endif /* Singleton_Thread_Safe_hpp */

.cpp:

//
//  Singleton_Thread_Safe.cpp
//  DesignPattern
//
//  Created by NULL on 3/22/16.
//  Copyright © 2016 NCL. All rights reserved.
//

#include "Singleton_Thread_Safe.h"

Singleton_Thread_Safe* Singleton_Thread_Safe::getInstance()
{
return m_instance;
}

Singleton_Thread_Safe* Singleton_Thread_Safe::m_instance = new Singleton_Thread_Safe;

因为静态的变量在程序开始时最先被初始化，因此这样的单例模式不存在线程安全的问题，也省去了每次调用getInstance()的时候都要判断m_instance是否为空。

陈臣 (2011-01-01). 研磨设计模式 (Kindle Locations 1677-1679). 清华大学出版社. Kindle Edition. ↩