单例模式
什么是单例模式？我就不多做赘述了。移步至百度百科单例模式。
什么时候使用单例？
单例模式是一个经典的设计模式，在需要全进程唯一实例时，往往会使用单例模式进行设计。例如下列这些应用场景：
- 唯一数据入口
假设一个对象负责更改本地设置，例如配置服务的网络端口号。如果出现两个或多个线程，每个线程拥有一个实例，线程并发共同进行配置。每个实例都在修改端口号。最终修改的结果就是不可控的。
- 共用的资源
现在我们假设有一个数据队列，由三个数据的生产者向队列push数据，一个消费者处理三个不同来源的数据。对队列进行pop操作。这就可能会涉及到四个线程并发的处理。怎样让这四个线程都能够获得到这个队列进行操作？全局变量？nonono不够优雅，这时候，使用单例模式。一个唯一的队列实例。不可以由其他对象创建，整个进程唯一，线程就能够通过这一唯一的实例进行数据的交互。
- 唯一的控制者
很多时候，我们需要对进程内的资源进行合理的调控，例如服务端进程在某一时刻，突然又大量数据或客户端请求进来。我们需要动态的增加数据处理线程，启用其他闲置的资源等等。这一时刻，决策者只能有一个。如果两个实例分别调控，最终的结果一定不是我们期望的。
- 其他需要唯一实例的时候
如果任何实例，只希望一个进程只有一个，那么使用单例吧。
什么时候不能使用单例？
单例模式非常好用，但是不是所有情况都适合使用单例模式进行设计。例如这些场景:
- 实例的功能不确定
有些时候，我们想让某些实例在不同情况具备不同性质。比如运行在单机模式下，进程只会对本机的数据资源进行访问。运行在多机模式下，需要对其他机器进行访问。你希望在构造这个实例的时候传入是否是单机，决定这个实例是工作在单机状态下还是多机状态下。那么这个时候，单例模式就不适合你了。有一个更贴切的模式，叫做工厂模式。
- 依附于其他的对象或线程
假设某一个对象，一定是依附于某一个对象才能工作，例如某一对象是另一个对象的数据区，亦或是另一个对象的配置信息。或者一个对象依附于一个线程，比如在网络编程时，需要启动N个线程，每个线程有一个与远端通信的实例。那么这个对象的类的设计时，一定不要采用单例。因为一个对象对应一个链接，单例模式让他只能同时建立一个连接。
- 只有一个对象会带来性能上的明显下降
有些情况为了保证数据的一致性或者其他，使用了单例模式，唯一实例对大量数据处理或者其他耗时的操作进行处理时，一定不要使用单例模式。并发处理交给锁吧，多使用几个实例，多使用几个线程一起处理。
- 其他可能需要创建多个实例的情况
如果需要创建多个实例也可以，只用一个实例也可以，那就不要用单例了。因为单例毕竟还是有一定局限性的。
C++的单例模式
Java的单例
说起C++，很多人会和Java进行类比，我也走入这个俗套吧。呵呵。
Java中构建一个基础的单体类需要如下的代码。(懒汉单例)
public class Singleton {
private static Singleton instance; //私有静态的实例对象
private Singleton (){} //私有的构造方法
public static Singleton getInstance() { //静态方法，获取唯一实例
if (instance == null) { //懒惰初始化，没有调用就不构建实例
instance = new Singleton(); //创建实例
}
return instance; //返回实例的引用
}
}
没问题，当某些情况需要创建单例时，如果第一次调用，会new出一个对象，然后返回，日后再次调用时，会返回之前调用时new出的实例。在不考虑线程安全的情况下，这段Java代码可以完美的运行。但是！C++程序员表示无法接受。现在类比该方法构造一个C++的单例类。需要注意，这种方法是错误的。
class Singleton
{
public:
static Singleton* getInstance()//静态方法，获取唯一实例
{
if(m_instance_ptr== NULL)//懒惰初始化，没有调用就不构建实例
{
m_instance_ptr = new Singleton; //创建实例
}
return m_instance_ptr;
};
private:
static Singleton* m_instance_ptr;
Singleton(){};//私有的构造方法
~Singleton(){};//私有的析构方法
}
我们类比Java的单例模式，构造了这样的单例模式实现类，但是我们注意到，C++和Java是不同的（用你说）C++没有垃圾回收机制(GC)，new创建的对象没有delete，那么就发生了内存泄露。可是当你想要加delete的时候，你又不知道在哪里加。在析构里面加？外面没有调用delete怎么进入析构？在析构外面加？怎么加？因此，这种单例模式是有问题的。pass掉。
C++单例的正确姿势
那么废话了这么多，C++应该怎样实现单例模式呢？
不考虑线程安全的情况下
如果不考虑线程安全，那么我们可以试用如下方式创建单例。
class Singleton
{
public:
static Singleton* getInstance()//静态方法，获取唯一实例
{
static Singleton instance;
return &instance;
};
private:
Singleton(){};//私有的构造方法
~Singleton(){};//私有的析构方法
使用静态的函数对象创建实例，当调用时返回该实例的指针。因为这是一个静态的实例，所以在被重复调用时，只会被创建一次实例。因为他是函数内部变量，因此只有在被调用时才会创建对象。（亲测）
而且静态变量的析构会在程序退出时由系统调用，这样的单例一切正常。
考虑线程安全必要吗？
答案是必要。因为如果调用getInstance()在第一次创建对象时，被多个线程同时调用，有机会被创建多个对象。导致我们不希望的结果。
所以！
考虑线程安全的单例模式
class Singleton
{
public:
static Singleton* getInstance()//静态方法，获取唯一实例
{
m_mutex.lock();//加锁防止线程重入
static Singleton instance;
m_mutex.unlock();
return &instance;
};
private:
static Mutex m_mutex;//静态锁
Singleton(){};//私有的构造方法
~Singleton(){};//私有的析构方法
}
结束语
C++的单例模式在很多情况下是很有用的。但是一定要在合适的场景，用合适的方式使用。设计模式既不能不使用，也不能过度使用。单例模式是设计模式中最简单也很实用的设计模式。使用好的话能够简化我们的编程，提高程序的健壮性与逻辑。
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