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用C++跟你聊聊“单例模式”,类的“计划生育”

单例模式对于数据库

在学习设计模式之前,我唯一接触的设计模式就是“单例模式”。因为数据库的对象必须保证它的唯一性,一个数据库只能对应一个对象,不然有多个对象可以对数据进行访问那岂不是乱套?我还没写完你就读?

有些类,是需要计划生育的,就像数据库这种,在整个工程中只允许一个单一对象对其进行访问。

单例模式:保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。

巧了,这个模式只有一个类,叫单例类,所以类图我就不画了吧。

单例类代码实现

主要看头文件的实现 和源文件的使用 和“单例”解释无关的代码我全删掉

//头文件

#ifndef Q_FIRST_DB_H
#define Q_FIRST_DB_H

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include "sqlite3.h"
#include<string.h>


//数据库单例
class DB
{
public:
    static DB *instence();//获取数据库单例
//重点在这个函数

    void new_table();   //初始化一些基本表
    void initdb();	//往表中初始化一些数据
private:
    DB();
    ~DB();
    char *errmsg;

    static DB *My_DB;//实例
    static sqlite3 *db;//数据库文件句柄
};

#endif
//源文件
#include "q_first_db.h"

DB * DB::My_DB = NULL;
sqlite3 *DB::db = NULL;

//我只有一个数据库,所以不用传入名字了
DB::DB()    //打开数据库
{
    int rc = sqlite3_open("Guess.db",&db);
    if (rc != SQLITE_OK)
    {
        printf("%s",sqlite3_errmsg(db));
        exit(0);
    }
}

DB::~DB()
{
    sqlite3_close(db);
}

DB* DB::instence()
{
    if(!My_DB)
    {
        My_DB = new DB();
    }
    	return My_DB;
	}
}

int main()
{
    DB *table = DB::instence();	//这是在类外使用单例
    
    table->new_table();
    table->initdb();
    return 0;
}

来讲些我以前不知道的

多线程下的单例

曾今有一份真挚的数据库摆在我面前,可惜我没有合法的去访问它。如果上天可以重新给我一次机会,我会在这个数据库访问动作前加上一把锁。如果一定要给这把锁起个名字,我希望是:双重锁。

我们对下面这个函数进行一个修改

DB* DB::instence()
{
    if(!My_DB)
    {
        My_DB = new DB();
    }
    	return My_DB;
	}
}

我个人不喜欢中间过程讲太多,直接上结果。看不懂就问我。

DB* DB::instence()
{
    if(!My_DB)	//先判定实例是否存在,如果不存在,就加锁处理
    {
    	lock(db_mutex);	//假设这个锁我已经初始化过了
    		if(!My_DB)	//这就是第二重锁定,看懂吗?
    		{
        		My_DB = new DB();
        	}
        unlock(db_mutex);	//上锁和解锁一定要同时写,就算忘记写中间步骤,也要先写解锁
    }
    	return My_DB;
	}
}

这样写有什么好处呢,首先,第一层if判断,是为了避免每次使用单例都要进行上锁解锁,只需要在单例未初始化时上锁。

第二层if判断,是为了防止多个线程突破了第一层的限制,这时候只有一个线程可以获得锁,就保证了只有一个线程可以初始化单例。

这种单例类模式被称为“懒汉式单例类”。

饿汉式单例类

饿汉式的单例模式,单例对象的构造发生在类的初始化阶段。一般饿汉式加载所导致的弊端是可能我并不想使用实例但是实例已经被构造,相对于懒汉式的用则构造会造成内存的浪费,但是其实现方式很简单,不用人为加锁保证线程安全。

#include <iostream>
#include <process.h>
#include <windows.h>
using namespace std;
 
class Singelton{
private:
    Singelton(){
        m_count ++;
        printf("Singelton begin\n");
        Sleep(1000);                            // 加sleep为了放大效果
        printf("Singelton end\n");
    }
    static Singelton *single;
public:
    static Singelton *GetSingelton();
    static void print();
    static int m_count;
};
// 饿汉模式的关键:初始化即实例化
Singelton *Singelton::single = new Singelton;
int Singelton::m_count = 0;
 
Singelton *Singelton::GetSingelton(){
    // 不再需要进行实例化
    //if(single == nullptr){
    //    single = new Singelton;
    //}
    return single;
}
 
void Singelton::print(){
    cout<<m_count<<endl;
}
// 回调函数
void threadFunc(void *p){
    DWORD id = GetCurrentThreadId();        // 获得线程id
     cout<<id<<endl;
    Singelton::GetSingelton()->print();      // 构造函数并获得实例,调用静态成员函数
}
 
int main(int argc, const char * argv[]) {
    int threadNum = 3;
    HANDLE threadHdl[100];
     
    // 创建3个线程
    for(int i = 0; i<threadNum; i++){
        threadHdl[i] = (HANDLE)_beginthread(threadFunc, 0, nullptr);
    }
     
    // 让主进程等待所有的线程结束后再退出
    for(int i = 0; i<threadNum; i++){
        WaitForSingleObject(threadHdl[i], INFINITE);
    }
    cout<<"main"<<endl;                 // 验证主进程是否是最后退出
    return 0;
}

饿汉还是懒汉?

选哪个可以看个人喜好吧,这里给出一点建议:

懒汉:在访问量较小时,采用懒汉实现。这是以时间换空间。 饿汉: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。

自己看着选嘛。

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