设计模式之单例模式

Posted 2021-02-13 boost

 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。
    主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。
    何时使用：想控制实例数目，节省系统资源的时候。
    如何解决：判断系统是否已存在单例，如果有则返回，没有则创建。
    关键代码：构造函数是私有的。

　单例大约有两种实现方法：懒汉与饿汉。
    懒汉：故名思义，不到万不得已就不会去实例化类，也就是说在第一次用到类实例的时候才会去实例化，所以上边的经典方法被归为懒汉实现；
    饿汉：饿了肯定要饥不择食。所以在单例类定义的时候就进行实例化。
　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。

//懒汉式一般实现：非线程安全，getInstance返回的实例指针需要delete
class Singleton
{
public:
    static Singleton* getInstance();
    ~Singleton(){}

private:
    static Singleton* m_pSingleton;
    Singleton(){}    
    Singleton(const Singleton& obj) = delete;  //明确拒绝
    Singleton& operator=(const Singleton& obj) = delete; //明确拒绝
};

Singleton* Singleton::m_pSingleton = NULL;

Singleton* Singleton::getInstance()
{
    if(m_pSingleton == NULL)
    {
        m_pSingleton = new Singleton;
    }
    return m_pSingleton;
}
//END

//懒汉式：加lock，线程安全
std::mutex mt;

class Singleton
{
public:
    static Singleton* getInstance();
private:
    Singleton(){}
    Singleton(const Singleton&) = delete;  //明确拒绝
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; //明确拒绝

    static Singleton* m_pSingleton;
    
};
Singleton* Singleton::m_pSingleton = NULL;

Singleton* Singleton::getInstance()
{
    if(m_pSingleton == NULL)
    {
        mt.lock();
        m_pSingleton = new Singleton();
        mt.unlock();
    }
    return m_pSingleton;
}
//END

//返回一个reference指向local static对象
//多线程可能存在不确定性：任何一种non-const static对象，不论它是local或non-local,在多线程环境下“等待某事发生”都会有麻烦。解决的方法：在程序的单线程启动阶段手工调用所有reference-returning函数。
class Singleton
{
public:
    static Singleton& getInstance();
private:
    Singleton(){}
    Singleton(const Singleton&) = delete;  //明确拒绝
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; //明确拒绝
};


Singleton& Singleton::getInstance()
{
    static Singleton singleton;
    return singleton;
}
//END

//饿汉式：线程安全，注意delete
class Singleton
{
public:
    static Singleton* getInstance();
private:
    Singleton(){}
    Singleton(const Singleton&) = delete;  //明确拒绝
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; //明确拒绝

    static Singleton* m_pSingleton;
};

Singleton* Singleton::m_pSingleton = new Singleton();

Singleton* Singleton::getInstance()
{
    return m_pSingleton;
}
//END