通过例子学设计模式之--单例模式以及多线程下说明(C++实现)

       单例模式应该是最简单的模式吧。比方说人，手可以都2只，但是大脑至于一个吧。

       实现单例模式有不同的方式，本文主要说明不同的方式在多线程环境下的表现。

       首先，使用最常用的方式，私有构造函数我特定加了一个睡眠1ms，然后创建多个线程同时获取单例，看看会发生什么。代码如下：

class Brain
{
public:
static Brain* GetBrain()
{
if(m_obj == NULL)
{
m_obj = new Brain;
}

return m_obj;
}

static void Destory()
{
if(m_obj)
{
delete m_obj;
m_obj = NULL;
}
}

private:
Brain()
{
Sleep(1);//先思考1ms
}
static Brain* m_obj;
};

Brain* Brain::m_obj = NULL;

unsigned int WINAPI GetInstanceTest(IN void* pContext)
{
Brain *s = Brain::GetBrain();
printf("s_Addr = 0x%x\r\n",s);

return 0;
}

void CreateThreadTest(IN void *pContext)
{
HANDLE hThread = (HANDLE)_beginthreadex( NULL, 0,
GetInstanceTest,(void*)pContext,0,NULL);

if( hThread != INVALID_HANDLE_VALUE )
{
CloseHandle(hThread);//防止句柄泄漏
}
}

void TestSingle()
{
for(int i=0;i<10;i++)
{
CreateThreadTest(NULL);
}
Brain::Destory();
}

       测试结果如下，可以看到我们已经拥有了2个不同的大脑啦。

       


      如果把构造函数里面修改为 Sleep(10)，那么会出现更多的大脑：

      


      很明显啦，这种最简单的方式，由于实际项目中构造函数运行的时间可能会达到100ms以上，那么多线程同时获取实例的时候就很有可能会出现多个实例啦。怎么办？加锁吧。

    这里我们使用C++的临界区。加入临界区的代码如下：

extern CRITICAL_SECTION g_Section;
class Brain
{
public:
static Brain* GetBrain()
{

if(m_obj == NULL)
{
//进入临界区
EnterCriticalSection(&g_Section);
m_obj = new Brain;
LeaveCriticalSection(&g_Section);
}

return m_obj;
}

static void Destory()
{
if(m_obj)
{
delete m_obj;
m_obj = NULL;
}
}

private:
Brain()
{
Sleep(1);//先思考1ms
}
static Brain* m_obj;
};

Brain* Brain::m_obj = NULL;
CRITICAL_SECTION g_Section = {0}; //加上临界区

unsigned int WINAPI GetInstanceTest(IN void* pContext)
{
Brain *s = Brain::GetBrain();
printf("s_Addr = 0x%x\r\n",s);

return 0;
}

void CreateThreadTest(IN void *pContext)
{
HANDLE hThread = (HANDLE)_beginthreadex( NULL, 0,
GetInstanceTest,(void*)pContext,0,NULL);

if( hThread != INVALID_HANDLE_VALUE )
{
CloseHandle(hThread);//防止句柄泄漏
}
}

void TestSingle()
{
InitializeCriticalSection(&g_Section);//初始化临界区
for(int i=0;i<10;i++)
{
CreateThreadTest(NULL);
}

Sleep(200);//睡眠200ms确保所有线程运行完成

Brain::Destory();
DeleteCriticalSection(&g_Section);
}

    心想这下应该OK了吧，但是我们失望了，测试结果显示仍然出现了2个大脑（如果构造函数睡眠10ms，情况会更糟）:

    



    为什么呢?经过一番分析，原因如下：

              //进入临界区

             EnterCriticalSection(&g_Section); //n个线程执行这里，1个线程A继续往下，n-1个线程被卡住

             m_obj = new Brain;  //线程A创建对象，

             LeaveCriticalSection(&g_Section);//线程A离开后，其它n-1个线程也会执行语句 m_obj = new Brain; 好了，出现了n个实例。

     改进方法就是在创建之前我们再次判断单例是否为NULL，如下：

      //进入临界区
            EnterCriticalSection(&g_Section);
            if(m_obj == NULL)//再次判断
            {
                     m_obj = new Brain;
            }
            LeaveCriticalSection(&g_Section);

     测试运行发现这下终于OK了。不管构造函数里面Sleep多久的时间，都只会有一个实例。