单例模式 - 简书

单例模式

单例模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建，这个类提供了一种访问其唯一的对象的方法，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。
注意：
1、单例类只能有一个实例；
2、单例类必须自己创建自己的唯一的实例；
3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例；

主要解决的问题:一个全局使用的类频繁地创建和销毁；
使用时机：当你想控制实例数目，节省系统资源的时候；
解决办法：判断系统是否已经有这个实例，如果有则返回，如果没有则创建；
关键代码：构造函数是私有的；

优点：
1、在内存中只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁的实例；
2、避免对资源的多重占用（比如写文件操作）；
缺点：
没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化；
使用场景：
1、要求生产唯一的序列号；
2、创建一个对象需要消耗的资源过多，比如I/O与数据库的连接等
注意：
getInstance()方法中需要使用同步锁syschronized()防止多线程同时进入instance被多次实例化；

懒汉模式
顾名思义，不到万不得已就不去实例化，也就是第一次用到类实例的时候才会去实例化；
在访问量较小时，采用懒汉实现，这是以时间换空间

#include <iostream>
using namespace std;
class Singleton
{
    public:
        static Singleton* GetInstance();
    private:
        Singleton()
        {
            cout<<"创建单例对象"<<endl;
        };
        Singleton(const Singleton&){};//禁止拷贝
        Singleton& operator = (const Singleton&){};//禁止赋值
        
        static Singleton* instance;
};
//初始化
Singleton* Singleton::instance = NULL;
Singleton* Singleton::GetInstance(){
    if(instance == NULL){
        instance = new Singleton();
    }
    return instance;
}
int main()
{
    Singleton::GetInstance();
    Singleton::GetInstance();
}
/////////////////////////输出结果//////////////////
创建单例对象

以上代码示例中虽然调用了两次Singleton::GetInstance()函数，但只调用了一次构造函数实例化对象；
注意:懒汉模式下，在定义intance变量时先等于NULL,在调用GetInstance()方法时，再判断是否要赋值。这种模式下，并非是线程安全的，因为多个线程在调用GetInstance()方法，就可能导致有产生多个实例。要实现线程安全就必须加锁。

//加锁的懒汉模式
#include <iostream>
using namespace std;

class Singleton
{
private:
    Singleton(){
        pthread_mutex_init(&mutex); 
    };
    Singleton(const Singleton&){};
    Singleton& operator=(const Singleton&){};
    static Singleton* instance;
public:
    static pthread_mutex_t mutex;
    static Singleton* GetInstance();
};

pthread_mutex_t Singleton::mutex;
Singleton* Singleton::instance = NULL;

Singleton* Singleton::GetInstance(){
    if(instance == NULL){
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        if(instance == NULL)
            instance = new Singleton();
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return instance;
}

饿汉模式
优点：线程安全，还未使用变量时，已经对instance进行赋值，就像很饥饿的感觉。在多线程环境下肯定是线程安全的，因为不存在多线程实例化的问题。
饿了肯定饥不择食，所以在单例类定义的时候就进行实例化；
由于要进行线程同步，所以访问量比较大，或者可能访问的线程比较多，采用饿汉实现，可以实现更好的性能。这是以空间换时间。

#include <iostream>
using namespace std;
class Singleton
{
    public:
        static Singleton* GetInstance();
    private:
        Singleton()
        {
            cout<<"创建单例对象"<<endl;
        };
        Singleton(const Singleton&){};//禁止拷贝
        Singleton& operator = (const Singleton&){};//禁止赋值
        
        static Singleton* instance;
};
//初始化
Singleton* Singleton::instance = new Singleton();
Singleton* Singleton::GetInstance()
{
    return instance;
}
int main()
{

}
/////////////////运行结果/////////////////////
创建单例对象