Linux线程（七）

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Linux线程（七）
- 一、单例模式
- 二、STL、智能指针和线程安全
- 三、其他常见的锁

一、单例模式

1.什么是单例模式？

单例模式是一种经典的“设计模式”，保证类在内存中只能有一个对象

2.什么是设计模式？
设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。
使用设计模式是为了重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。
毫无疑问，设计模式于己于他人于系统都是多赢的，设计模式使代码编制真正工程化，设计模式是软件工程的基石，如同大厦的一块块砖石一样。
项目中合理地运用设计模式可以完美地解决很多问题，每种模式在现实中都有相应的原理来与之对应，每种模式都描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的核心解决方案，这也是设计模式能被广泛应用的原因。
3.单例模式的特点：
私有化的构造函数
私有的静态的全局变量
公有的静态的方法
4.饿汉式和懒汉式的实现方法：
饿汉式：类加载的时候就实例化，并且创建单例对象，简单来说，就是吃完饭立即洗完，下次就直接使用

template<class T>
class Singleton
{public:static T*  GetInstance(){return &data;}private:static T date;
};

懒汉式：默认不会实例化，什么时候用什么时候new
简单来说，懒汉式就是吃完饭不立即洗碗，而是什么时候用，什么时候洗。懒汉式的优点思想是“延时加载”，从而能够优化服务器的启动数度

template<class T>
class Singleton
{public:
static T* GetInstance()
{if(inst == NULL){inst == new T ();}return inst;
}private:static T* inst;};

这样写懒汉式的实现方法有一个严重的缺陷：线程不安全，第一次调用时如果有两个线程同时调用，可能会创建出两个T类型对象的实例，后面调用就不会出现问题了。

懒汉式实现单例模式的线程安全版本

template<class T>
class Singleton
{public://双重判定空指针，降低锁冲突的概率，提高性能，使用互斥锁，保证多线程//下一次也只能new出一个对象实例static T* GetInstence(){if(inst == NULL)//第一重检查，检查inst是否已经指向某个对象实例，//注意此处在多线程的高并发情况下，可能会有多个//线程进入到第一个if里面{lock.lock();//加锁，保证在多线程的情况下一次也只能有一个线程进入if(inst == NULL)//第二重检查，检查inst是否为空//假设没有第二重检查，那么前面说过，进入第一个if//里面的线程可能有多个，此时第一个线程获得到锁后，//new出一个对象，释放锁，接着第二个线程或得到锁，//继续new出对象，这样就不满足单例模式的要求。{inst = new T();}lock.unlock();}return inst;}private://使用volatile关键字，防止被编译器优化volatile static T* inst;//这里使用volatile关键字的原因是：//因为inst = new T()；这条语句是非原子的，实际上会执行以下操作：//a.在堆上开辟空间 b.初始化 c.把inst指向开辟的空间。//假设不加volatile关键字，那么正常的执行顺序是abc，那么被编译器//优化后的执行顺须就可能变为bca等，就达不到new的目的，所以voaltile//的目的是禁止编译器优化static std::mutex lock;
};

二、STL、智能指针和线程安全

1.STL中的容器是否线程安全：

答案是：

不是线程安全的。原因是：STL的设计初衷是将性能提升到极致，简单来说STL就是为了代码运行效率设计的，而一旦设计线程安全问题，会对代码的性能造成巨大影响
STL是在C++98就提出了，而线程安全是在C++11提出的
2.智能指针是否线程安全？
对于unique_ptr:由于只是在当前代码块的范围内生效，因此不涉及线程安全问题
对于shared_ptr：多个对象需要需要共享一个引用计数变量，所以存在线程安全问题，但是标准库实现的时候考虑到这个问题，基于原子操作的（CAS）方式保证shared_ptr的能够高效，原子的操作引用计数

三、其他常见的锁

悲观锁：在每次取数据时，总是担心数据会被其他线程修改，所以会在取数据前先加锁（读锁，写锁，行锁等），当其他线程想要访问数据时，被阻塞挂起
乐观锁：每次取数据时候，总是乐观的认为数据不会被其他线程修改，因此不上锁。但是在更新数据前，会判断其他数据在更新前有没有对数据进行修改。主要采用两种方式：版本号机制和CAS操作

CAS操作：当需要更新数据时，判断当前内存值和之前取得的值是否相等。如果相等则用新值更新。若不等则失败，失败则重试，一般是一个自旋的过程，即不断重试

自旋锁，公平锁，非公平锁

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