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單例模式

單例模式，可以說設計模式中最常應用的一種模式了，據說也是面試官最喜歡的題目。但是如果沒有學過設計模式的人，可能不會想到要去應用單例模式，面對單例模式適用的情況，可能會優先考慮使用全局或者靜態變量的方式，這樣比較簡單，也是沒學過設計模式的人所能想到的最簡單的方式了。

一般情況下，我們建立的一些類是屬于工具性質的，基本不用存儲太多的跟自身有關的數據，在這種情況下，每次都去new一個對象，即增加了開銷，也使得代碼更加臃腫。其實，我們只需要一個實例對象就可以。如果采用全局或者靜態變量的方式，會影響封裝性，難以保證別的代碼不會對全局變量造成影響。

考慮到這些需要，我們將默認的構造函數聲明為私有的，這樣就不會被外部所new了，甚至可以將析構函數也聲明為私有的，這樣就只有自己能夠刪除自己了。在Java和C#這樣純的面向對象的語言中，單例模式非常好實現，直接就可以在靜態區初始化instance，然后通過getInstance返回，這種就被稱為餓漢式單例類。也有些寫法是在getInstance中new instance然后返回，這種就被稱為懶漢式單例類，但這涉及到第一次getInstance的一個判斷問題。

下面的代碼只是表示一下，跟具體哪種語言沒有關系。

單線程中：

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Singleton* getInstance() { ????if?(instance == NULL) ????????instance =?new?Singleton(); ????return?instance; }

這樣就可以了，保證只取得了一個實例。但是在多線程的環境下卻不行了，因為很可能兩個線程同時運行到if (instance == NULL)這一句，導致可能會產生兩個實例。于是就要在代碼中加鎖。 Singleton* getInstance() {lock();if (instance == NULL){instance = new Singleton();}unlock();return instance; } 但這樣寫的話，會稍稍映像性能，因為每次判斷是否為空都需要被鎖定，如果有很多線程的話，就愛會造成大量線程的阻塞。于是大神們又想出了雙重鎖定。 Singleton* getInstance() {if (instance == NULL){lock();if (instance == NULL){instance = new Singleton();}unlock();}return instance; } 這樣只夠極低的幾率下，通過越過了if (instance == NULL)的線程才會有進入鎖定臨界區的可能性，這種幾率還是比較低的，不會阻塞太多的線程，但為了防止一個線程進入臨界區創建實例，另外的線程也進去臨界區創建實例，又加上了一道防御if (instance == NULL)，這樣就確保不會重復創建了。

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常用的場景

單例模式常常與工廠模式結合使用，因為工廠只需要創建產品實例就可以了，在多線程的環境下也不會造成任何的沖突，因此只需要一個工廠實例就可以了。

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優點

1.減少了時間和空間的開銷（new實例的開銷）。

2.提高了封裝性，使得外部不易改動實例。

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缺點

1.懶漢式是以時間換空間的方式。

2.餓漢式是以空間換時間的方式。

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C++實現代碼

#ifndef _SINGLETON_H_ #define _SINGLETON_H_class Singleton{ public:static Singleton* getInstance();private:Singleton();//把復制構造函數和=操作符也設為私有,防止被復制Singleton(const Singleton&);Singleton& operator=(const Singleton&);static Singleton* instance; };#endif

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#include "Singleton.h"Singleton::Singleton(){}Singleton::Singleton(const Singleton&){}Singleton& Singleton::operator=(const Singleton&){}//在此處初始化 Singleton* Singleton::instance = new Singleton(); Singleton* Singleton::getInstance(){return instance; }

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#include "Singleton.h" #include <stdio.h>int main(){Singleton* singleton1 = Singleton::getInstance();Singleton* singleton2 = Singleton::getInstance();if (singleton1 == singleton2)fprintf(stderr,"singleton1 = singleton2\n");return 0; } 1 g++ -o client Singleton.cpp client.cpp

運行結果

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的单例模式及C++实现代码的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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