【Linux】单例模式及其在线程池中的应用
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文章目录
- 📢前言
- 🏳️🌈一、什么是单例模式
- 🏳️🌈二、单例模式的实现方法
- 2.1 饿汉模式
- 2.2 懒汉模式
- 2.3 单例模式优缺点
- 🏳️🌈三、懒汉模式下单例线程池实现
- 3.1 静态线程池
- 3.2 禁止拷贝构造 赋值拷贝构造
- 3.3 整体代码
- 🏳️🌈四、测试代码
- 👥总结
📢前言
上篇文章中笔者模拟了最基本的 线程池，其实就是将多个线程放在一起统一管理
这节课，笔者将遵循 线程安全 的原则，将 单例模式 融入 线程池 中。
🏳️🌈一、什么是单例模式
单例模式 是一种创建型设计模式，其核心目标是确保 一个类仅有一个实例 ，并为该实例提供全局访问点。它通过限制类的实例化次数，避免重复创建对象，常用于管理全局唯一资源（如线程池、配置管理器、日志系统等）。
- 唯一性：类只能创建一个对象实例。
- 全局访问：通过静态方法或全局变量提供统一的访问入口。
- 延迟加载（可选）：实例在第一次被使用时才初始化，减少资源浪费。
我们可以对比一下即将实现的单例模式线程池 和 原来的线程池
- 单例模式下线程池禁止了 拷贝构造 和 拷贝赋值构造
- 将 线程池构造 转移到私有
- 增加了 实例 和 实例锁 的成员变量
🏳️🌈二、单例模式的实现方法
举个洗碗的例子
吃完饭，立刻洗碗，这种就是饿汉方式，因为下一顿吃的时候可以立刻拿着碗就能吃饭
吃完饭，先把碗放下，然后下一顿饭用到这个碗了再洗碗，就是懒汉方式
2.1 饿汉模式
- 特点：程序启动时立即初始化实例。
- 优点：线程安全（无需加锁）。
- 缺点：可能浪费内存（未使用时也初始化）。
class Singleton {
private:
static Singleton* instance; // 静态成员变量
Singleton() {} // 私有构造函数
public:
static Singleton* GetInstance() {
return instance; // 直接返回预先初始化的实例
}
};
// 初始化静态成员（程序启动时创建）
Singleton* Singleton::instance = new Singleton();
2.2 懒汉模式
- 特点：实例在第一次调用 GetInstance() 时创建。
- 优点：按需加载，节省资源。
- 缺点：需处理多线程安全问题。
class Singleton {
private:
static std::atomic<Singleton*> instance; // 原子指针
static std::mutex mtx; // 互斥锁
Singleton() {}
public:
static Singleton* GetInstance() {
if (instance == nullptr) { // 第一次检查（避免频繁加锁）
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
if (instance == nullptr) { // 第二次检查（确保唯一性）
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}
};
2.3 单例模式优缺点
🏳️🌈三、懒汉模式下单例线程池实现
- 单例模式下线程池禁止了 拷贝构造 和 拷贝赋值构造
- 将 线程池构造 转移到私有
- 增加了 实例 和 实例锁 的成员变量
针对这三点，我们根据上一篇文章中的线程池，需要进行一系列更改
3.1 静态线程池
我们使用 instance 控制静态线程池，以及静态线程锁
template <typename T>
ThreadPool<T> *ThreadPool<T>::instance = NULL;
template <typename T>
Mutex ThreadPool<T>::_instance_mutex; // 只用来保护单例
static ThreadPool<T>* getInstance() {
if (instance == NULL) {
LockGuard lockguard(_instance_mutex);
if (instance == NULL) {
LOG(LogLevel::INFO) << "单例被首次执行，需要加载对象";
instance = new ThreadPool<T>();
}
}
return instance;
}
3.2 禁止拷贝构造 赋值拷贝构造
// 禁止拷贝构造
ThreadPool(const ThreadPool<T>&) = delete;
// 进制拷贝赋值构造
ThreadPool<T>& operator=(const ThreadPool<T>&) = delete;
3.3 整体代码
#pragma once
#include 🏳️🌈四、测试代码
#include 
👥总结
本篇博文对 【Linux】单例模式及其在线程池中的应用 做了一个较为详细的介绍，不知道对你有没有帮助呢
觉得博主写得还不错的三连支持下吧！会继续努力的~
