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单例模式
一、概念
单例模式是一种对象创建型模式，使用单例模式，可以保证为一个类只生成唯一的实例对象。也就是说，在整个程序空间中，该类只存在一个实例对象。一个类只能有一个实例在生活中是很常见的，比如打印机程序，政府部门。
GoF对单例模式的定义是：保证一个类、只有一个实例存在，同时提供能对该实例加以访问的全局访问方法。
二、单例模式应用场景
在应用系统开发中，我们常常有以下需求：
- 在多个线程之间，比如初始化一次socket资源；比如servlet环境，共享同一个资源或者操作同一个对象
- 在整个程序空间使用全局变量，共享资源
- 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。
因为Singleton模式可以保证为一个类只生成唯一的实例对象，所以这些情况，Singleton模式就派上用场了。
三、实现步骤
- 1、构造函数私有化
- 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
四、具体实现
（1）懒汉式
#include <iostream>
using namespace std;//懒汉式
class Singelton
{
private://构造函数前面不能加static，用指针代替Singelton(){cout << "Singelton 构造函数执行" << endl;}
public:static Singelton *getInstance(){if (m_psl == NULL){m_psl = new Singelton();}return m_psl;}static void FreeInstance(){if (m_psl != NULL){delete m_psl;m_psl = NULL; }}private:static Singelton *m_psl;
};
//对静态成员进行初始化
Singelton *Singelton::m_psl = NULL;int main(void)
{Singelton *p1 = Singelton::getInstance();Singelton *p2 = Singelton::getInstance();if (p1 == p2){cout << "是同一个对象" << endl;}else{cout << "不是同一个对象" << endl;}Singelton::FreeInstance();return 0;
}
运行结果如下：
（2）饿汉式
#include <iostream>
using namespace std;//饿汉式
class Singelton
{
private:Singelton(){cout << "Singelton 构造函数执行" << endl;}
public:static Singelton *getInstance(){return m_psl;}static void FreeInstance(){if (m_psl != NULL){delete m_psl;m_psl = NULL; }}private:static Singelton *m_psl;
};//int g_count = 0;
//饿汉式
Singelton *Singelton::m_psl = new Singelton();int main(void)
{Singelton *p1 = Singelton::getInstance();Singelton *p2 = Singelton::getInstance();if (p1 == p2){cout << "是同一个对象" << endl;}else{cout << "不是同一个对象" << endl;}Singelton::FreeInstance();return 0;
}
运行结果如下：
| 模式 | 优势 | 劣势 |
|---|---|---|
| 懒汉模式 | 延迟加载:首次调用才会创建实例对象 | 1.多线程环境可能出现多重实例； 2.开销大，要使用同步机制来保证线程安全 |
| 饿汉模式 | 类在加载时就创建好了，不存在线程安全问题 | 浪费资源 |
五、多线程下的懒汉式单例和饿汉式
"懒汉"模式虽然有优点，但是每次调用GetInstance()静态方法时，必须判断NULL == m_instance，使程序相对开销增大。多线程中会导致多个实例的产生，从而导致运行代码不正确以及内存的泄露。
C++中构造函数并不是线程安全的，C++中的构造函数简单来说分两步：
- 第一步：内存分配
- 第二步：初始化成员变量
由于多线程的关系，可能当我们在分配内存好了以后，还没来得急初始化成员变量，就进行线程切换，另外一个线程拿到所有权后，由于内存已经分配了，但是变量初始化还 没进行，因此打印成员变量的相关值会发生不一致现象。
所以多线程下建议使用饿汉式，如果使用懒汉示则需要加锁同步。
六、案例扩展
创建一个 SingleObject 类。SingleObject 类有它的私有构造函数和本身的一个静态实例。
SingleObject 类提供了一个静态方法，供外界获取它的静态实例。SingletonPatternDemo，我们的演示类使用 SingleObject 类来获取 SingleObject 对象。
