多线程环境中的单例模式

1. 单例模式是什么

单例模式保证某一个类在系统中只存在一个实例对象。无论任何时候有且只有一个实例对象。

单例模式应用场景：
在我们经常会碰到只需要创建一个实例的情况，例如：配置文件，日志对象，线程池，缓存等。
比如，设置一个实例对象专门负责配置文件的读写，可以避免多个实例对象出现同时读写配置的文件的情况（造成日志错乱）
线程池，线程池对象需要占用大量资源，如果多次实例化线程池对象会造成很大的而资源浪费。

2.编写单例模式基本步骤

将构造函数声明为私有
在类中声明一个私有的静态类对象
定义一个静态public类型对象获取函数

单例模式又分为“饿汉”和“懒汉”模式。
饿汉模式：类对象立即加载，在类加载初始化的时候就主动创建实例；
懒汉模式：等到真正使用的时候才去创建实例，不用时不去主动创建。

特点与选择：
由于要进行线程同步，所以在访问量比较大，或者可能访问的线程比较多时，采用饿汉实现，可以实现更好的性能。这是以空间换时间。
在访问量较小时，采用懒汉实现。这是以时间换空间。

3. “饿汉”模式

“饿汉”模式，无论是否调用该类的实例，进程都会创建一个该类的实例。饿汉模式是线程安全的，因为在程序编译阶段，程序就创建好了实例，不会有多个线程同时去创建实例。

#include<iostream>
using namespace std;

class Singleton{
    private:
        static Singleton *single;
        Singleton(){}
        
    public:
        static Singleton* getIntance();
        
};
Singleton *Singleton::single = new Singleton;
Singleton *Singleton::getIntance()
{
    cout<<"getIntance\n";
    return single;
}

4. “懒汉”模式

懒汉模式不同于饿汉模式，它没有提前（编译阶段）创建实例对象，而是在需要使用时才创建实例对象，这样就带来了线程安全性问题（有可能多个线程同时创建实例对象）
单线程下的懒汉模式

#include<iostream>

using namespace std;

class Singleton{
    private:
        static Singleton *single;
        Singleton(){}
        
    public:
        static Singleton* getIntance();
        
};
Singleton *Singleton::single = NULL;
Singleton *Singleton::getIntance()
{
    if(single == NULL)
    {
        single = new Singleton;
    }
    return single;
}

多线程环境下懒汉模式

class Singleton{
    private:
        static pthread_once_t g_once_control;
        static pthread_mutex_t mutex;
        static const Singleton *single;
        Singleton(){}
        ~Singleton(){
            pthread_mutex_destory(&mutex);
        }

        static void initMutex(){
            pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
        }
        
    public:
        static Singleton* getIntance();
        
};

Singleton::single = NULL;
pthread_once_t Singleton::g_once_control = PTHREAD_ONCE_INIT;

Singleton *Singleton::getIntance()
{
    pthread_once(&g_once_control,initMutex());
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    if(single == NULL)
    {
        single = new Singleton;
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return single;
}