设计模式 -- 单例模式

Posted 2021-01-12 yzdai

一、单例模式概念

在GOF的《设计模式：可复用面向对象软件的基础》中是这样说的：保证一个类只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

1、为什么要使用单例模式

• 1.在整个程序空间使用全局变量，共享资源;
• 2.大规模系统中，为了性能的考虑，需要节省对象的创建时间等等;
• 3.在多个线程之间，共享同一个资源或者操作同一个对象；

2、现单例常用步骤

• 1.构造函数private/protected
• 2.提供一个全局的静态方法（全局访问点）
• 3.在类中定义一个静态指针，指向本类的变量的静态变量指针

3、常见单例模式分类

     实例初始化时间的不同，可以分为：饿汉式单例和懒汉式单例

• 1.饿汉式单例：静态初始化的方式，它是类一加载就实例化的对象，需要提前占用系统资源；
• 2.懒汉式单例：在第一次被引用时才会将自己实例化；存在多线程问题。

二、常见单例方式

1、懒汉模式 -- 经典

（1）不适合于在多线程的情况下创建单件对象

（2）不适合于需要在程序结束的时候调用具体类的析构函数

2、懒汉模式 – 经典 – 加锁

线程不安全，怎么办？最直观的的办法：加锁。但是这样每次调用GetInstance()方法都需要Lock,会成为性能瓶颈。如何改进？

3、懒汉模式 – 双检锁模式

1.为什么要两次判空？

a)第一次判空，如果m_pSingleton存在，就直接返回了；

b)pSingleton=NULL并且同时有两个线程调用GetInstance()时，它们都可以通过第一次判空，然后由于Lock机制，只有一个线程进入，另一个在排队等待；如果没有第二次判空，那么两个都有可能创建实例

4、饿汉模式

类加载就实例化的对象,所以保证了线程安全，在性能要求比较高时，就可以使用这种方式，从而避免频繁的加锁和解锁造成的资源浪费。

饿汉的实现是有隐患的，因为c++中对全局对象的构造顺序并没有明确的规定。假如有一个全局对象A 构造函数里引用上文中饿汉形式的指针，若在A构造函数构造之前以上单例并未构造出来，那就会有问题。

5、饿汉模式 -- 静态变量

因为静态初始化在程序开始时，也就是进入main函数之前，由主线程以单线程方式完成了初始化，所以静态初始化实例保证了线程安全性。在性能要求比较高时，就可以使用这种方式，从而避免频繁的加锁和解锁造成的资源浪费。注意：禁止类拷贝和类赋值。

6、其他问题：内存是否需要释放？

因为生命期与主线程相同的对象，程序退出，系统会回收所有资源，包括没有delete的。或者在单例中实现一个private的Cgarbo:

7、单例模式与静态方法的比较

1、单例可以继承类，实现接口，而静态类不能；

2、单例可以被延迟初始化，静态类一般在第一次加载时初始化；

3、单例类可以被用于多态而无需强迫用户只假定唯一的实例，不过一般不用这种方法，直接用模板实现单例比较省事！

4.单例模式执行的时候需要new 一个对象出来存储在堆里面，而静态方法不需要，它不依赖于对象（没有this指针），但是他也是需要内存的，存储在静态存区；

5.静态方法的类会在代码编译的时候就被加载，静态方法中产生的对象，会随着静态方法执行完毕而释放掉，而且执行类中的静态方法时，不会实例化静态方法所在的类。如果用单例模式, 产生的那一个唯一的实例，会一直在内存中，不会被GC清除的(原因是静态的属性变量不会被GC清除)，除非程序退出了；

参考：大话设计模式