每日一句英語學(xué)習(xí)，每天進(jìn)步一點(diǎn)點(diǎn)：

• "Better not to ignore the past but learn from it instead. Otherwise, history has a way of repeating itself."

• 「最好不要無視過去，而是從中汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，否則，歷史會(huì)有重演的時(shí)候。」

前言

有某些場(chǎng)景下，我們不希望有多個(gè)相同的 Linux 進(jìn)程 或 Shell 腳本同時(shí)執(zhí)行，因?yàn)橄嗤M(jìn)程同時(shí)執(zhí)行，可能會(huì)破壞數(shù)據(jù)的一致性。

當(dāng)然還有在 C++ 代碼里，有時(shí)希望保證程序中一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)訪問它的全局訪問點(diǎn)，也就是所謂的「單例模式」。只有一個(gè)實(shí)例很重要，比如一個(gè)打印機(jī)可以有多個(gè)打印任務(wù)，但是只有一個(gè)正在工作的任務(wù)，一個(gè)系統(tǒng)只能有一個(gè)窗口管理器或文件系統(tǒng)?！?/p>

接下來，簡單介紹下：

• Linux 命令的方式控制進(jìn)程是「單例」的方式；

• C 代碼單進(jìn)程控制的實(shí)現(xiàn)；

• C++ 線程安全的「單例模式」實(shí)現(xiàn)。

正文

flock 命令為腳本加鎖

可以用flock命令為 Shell 腳本加鎖。當(dāng)多個(gè)進(jìn)程可能會(huì)執(zhí)行同一個(gè)腳本，這些進(jìn)程需要保證其它進(jìn)程沒有在操作，以免重復(fù)執(zhí)行。通常，這樣的進(jìn)程會(huì)使用一個(gè)「鎖文件」，也就是建立一個(gè)文件來告訴別的進(jìn)程自己在運(yùn)行，如果檢測(cè)到那個(gè)文件存在則認(rèn)為有操作同樣數(shù)據(jù)的進(jìn)程在工作。

flock命令來為腳本加鎖，如下命令：

flock -xn <鎖文件> -c <shell腳本>

• -x : 獲取一個(gè)排它鎖，或者稱為寫入鎖，為默認(rèn)項(xiàng)

• -n : 非阻塞模式，當(dāng)獲取鎖失敗時(shí)，返回 1 而不是等待

• -c : 執(zhí)行命令或腳本

實(shí)戰(zhàn)演示

1. 編寫一個(gè)測(cè)試腳本 test.sh

#! /bin/bash
echo "Hello World"
sleep 1000

2. flock 命令給腳本加鎖

flock -xn ./test.lock -c "/root/test.sh"

3. 開啟另外一個(gè) bash 窗口運(yùn)行同個(gè)的腳本

另外一個(gè) bash 窗口運(yùn)行了同個(gè)腳本后，未獲取到鎖直接返回了，直到上一個(gè)腳本運(yùn)行完畢，這個(gè)才可以開始正常運(yùn)行。

應(yīng)用的場(chǎng)景

可以在 Linux 定時(shí)器/etc/crontab里運(yùn)用flock命令為腳本加鎖，防止重復(fù)執(zhí)行：

* * * * * (flock -xn ./test.lock -c "/root/test.sh")

C 代碼實(shí)現(xiàn)單進(jìn)程控制

通常后臺(tái)服務(wù)器程序都必須有且只有一個(gè)進(jìn)程，那么如何控制單進(jìn)程呢？思想和上面提到的flock命令差不多。

我們可以通過flock系統(tǒng)接口函數(shù)對(duì)某個(gè)文件進(jìn)行加鎖

• 若加鎖不正常，說明后臺(tái)服務(wù)進(jìn)程已經(jīng)在運(yùn)行了，這時(shí)則直接報(bào)錯(cuò)退出；

• 若加鎖成功，說明后臺(tái)服務(wù)進(jìn)程沒有在運(yùn)行，這時(shí)可以正常啟用進(jìn)程。

用 flock 函數(shù)實(shí)現(xiàn)的單進(jìn)程控制代碼

實(shí)戰(zhàn)演練

我們?cè)?main 函數(shù)使用上面的函數(shù)：

int main(void)
{

    //進(jìn)程單實(shí)例運(yùn)行檢測(cè)
    if(0 != server_is_running())
    {
        printf("myserver process is running!!!!! Current process will exit !\n");
        return -1;
    }

    while(1)
    {
        printf("myserver doing ... \n");
        sleep(2);
    }

    return 0;
}

運(yùn)行程序，可知進(jìn)程pid是 6965

[root@lincoding singleprocess]# ./myserver 
server is not running! begin to run..... pid=6965
myserver doing ... 
myserver doing ... 

此時(shí)，再運(yùn)行同個(gè)程序，這時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)退出，因?yàn)闄z測(cè)到程序已經(jīng)在運(yùn)行中，不可以起另外一個(gè)進(jìn)程。

[root@lincoding singleprocess]# ./myserver 
server is runing now! errno=11
myserver process is running!!!!! Current process will exit !

C++ 單例模式

單例模式指在整個(gè)系統(tǒng)生命周期里，保證一個(gè)類只能產(chǎn)生一個(gè)實(shí)例，確保該類的唯一性。

單例類的特點(diǎn)：

• 聲明「構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)」為 private 類型，目的禁止外部構(gòu)造和析構(gòu)

• 聲明「復(fù)制構(gòu)造和賦值操作」函數(shù)為 private 類型，目的是禁止外部拷貝和賦值，確保實(shí)例的唯一性

• 類里有個(gè)獲取實(shí)例的「靜態(tài)函數(shù)」，可以全局訪問

還有需要注意的是寫單例類時(shí)，要注意多線程的競(jìng)爭的問題，因?yàn)榭赡艽嬖诋?dāng)兩個(gè)線程同時(shí)獲取單例對(duì)象時(shí)，產(chǎn)生出了兩個(gè)對(duì)象，這就違背了單例模式的唯一性。

單例模式實(shí)現(xiàn)的方式有很多種，這里推薦一下相對(duì)比較簡潔的懶漢式單例的兩種寫法：

在 C++ 11 標(biāo)準(zhǔn)中提出「局部靜態(tài)變量」初始化具有線程安全性，那么此時(shí)寫出一個(gè)線程安全的單例類，只需要幾行代碼。

Single 使用的靜態(tài)變量是一個(gè)「局部靜態(tài)變量」，因此只有在 Single 的GetInstance()函數(shù)被調(diào)用時(shí)其才會(huì)被創(chuàng)建，從而擁有了延遲初始化（Lazy）的效果，提高了程序的啟動(dòng)性能。同時(shí)該實(shí)例將生存至程序執(zhí)行完畢。而就 Single 的用戶代碼而言，其生存期貫穿于整個(gè)程序生命周期，從程序啟動(dòng)開始直到程序執(zhí)行完。

同時(shí)，C++ 11 也提供一個(gè)新的東西叫std::call_once，配合std::once_flag，可以保證函數(shù)在任何情況下只調(diào)用一次。

小結(jié)

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