簡介

? ? ? ? 因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)或開發(fā)中，肯定會(huì)有這么一種情況，一個(gè)類只能有一個(gè)對象被創(chuàng)建，如果有多個(gè)對象的話，可能會(huì)導(dǎo)致狀態(tài)的混亂和不一致。這種情況下，單例模式是最恰當(dāng)?shù)慕鉀Q辦法。它有很多種實(shí)現(xiàn)方式，各自的特性不相同，使用的情形也不相同。今天要實(shí)現(xiàn)的是常用的三種，分別是餓漢式、懶漢式和多線程式。

? ? ? ? 通過單例模式，?可以做到：

1. 確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例被建立?
2. 提供了一個(gè)對對象的全局訪問指針?
3. 在不影響單例類的客戶端的情況下允許將來有多個(gè)實(shí)例

懶漢式

? ? ? 懶漢式的特點(diǎn)是延遲加載，比如配置文件，采用懶漢式的方法，顧名思義，懶漢么，很懶的，配置文件的實(shí)例直到用到的時(shí)候才會(huì)加載。。。。。。

[cpp]?view plaincopy

class?CSingleton??

{??

public:??

static?CSingleton*?GetInstance()??

{??

?????if?(?m_pInstance?==?NULL?)????

?????????m_pInstance?=?new?CSingleton();??

?????return?m_pInstance;??

}??

private:??

????CSingleton(){};??

????static?CSingleton?*?m_pInstance;??

};??

GetInstance()使用懶惰初始化，也就是說它的返回值是當(dāng)這個(gè)函數(shù)首次被訪問時(shí)被創(chuàng)建的。這是一種防彈設(shè)計(jì)——所有GetInstance()之后的調(diào)用都返回相同實(shí)例的指針：
CSingleton* p1 = CSingleton :: GetInstance();
CSingleton* p2 = p1->GetInstance();
CSingleton & ref = * CSingleton :: GetInstance();
對GetInstance稍加修改，這個(gè)設(shè)計(jì)模板便可以適用于可變多實(shí)例情況，如一個(gè)類允許最多五個(gè)實(shí)例。

代碼很簡單，但是會(huì)存在內(nèi)存泄漏的問題，new出來的東西始終沒有釋放，下面是一種餓漢式的一種改進(jìn)。

[cpp]?view plaincopy

class?CSingleton????

{????

private:????

????CSingleton()????

????{????

????}????

????static?CSingleton?*m_pInstance;????

????class?CGarbo?????

????{????

????public:????

????????~CGarbo()????

????????{????

????????????if(CSingleton::m_pInstance)????

????????????????delete?CSingleton::m_pInstance;????

????????}????

????};????

????static?CGarbo?Garbo;?????

public:????

????static?CSingleton?*?GetInstance()????

????{????

????????if(m_pInstance?==?NULL)????

????????????m_pInstance?=?new?CSingleton();????

????????return?m_pInstance;????

????}????

};????

　 ? 在程序運(yùn)行結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用CSingleton的靜態(tài)成員Garbo的析構(gòu)函數(shù)，該析構(gòu)函數(shù)會(huì)刪除單例的唯一實(shí)例。使用這種方法釋放單例對象有以下特征：
1.在單例類內(nèi)部定義專有的嵌套類。
2.在單例類內(nèi)定義私有的專門用于釋放的靜態(tài)成員。
3.利用程序在結(jié)束時(shí)析構(gòu)全局變量的特性，選擇最終的釋放時(shí)機(jī)。

餓漢式

? ? ? ?餓漢式的特點(diǎn)是一開始就加載了，如果說懶漢式是“時(shí)間換空間”，那么餓漢式就是“空間換時(shí)間”，因?yàn)橐婚_始就創(chuàng)建了實(shí)例，所以每次用到的之后直接返回就好了。

[cpp]?view plaincopy

class?CSingleton????

{????

private:????

????CSingleton()??????

????{????

????}????

public:????

????static?CSingleton?*?GetInstance()????

????{????

????????static?CSingleton?instance;?????

????????return?&instance;????

????}????

};????

? ? ? 餓漢式是線程安全的,在類創(chuàng)建的同時(shí)就已經(jīng)創(chuàng)建好一個(gè)靜態(tài)的對象供系統(tǒng)使用,以后不再改變，懶漢式如果在創(chuàng)建實(shí)例對象時(shí)不加上synchronized則會(huì)導(dǎo)致對對象的訪問不是線程安全的。

注：線程安全的通俗解釋 - 不管多個(gè)線程是怎樣的執(zhí)行順序和優(yōu)先級,或是wait,sleep,join等控制方式，如果一個(gè)類在多線程訪問下運(yùn)轉(zhuǎn)一切正常，并且訪問類不需要進(jìn)行額外的同步處理或者協(xié)調(diào)，那么我們就認(rèn)為它是線程安全的。 線程安全的類應(yīng)當(dāng)封裝了所有必要的同步操作，調(diào)用者無需額外的同步。還有一點(diǎn)：無狀態(tài)的類永遠(yuǎn)是線程安全的。

? ? ? ??

? ? ? ? ?在餓漢式的單例類中，其實(shí)有兩個(gè)狀態(tài)，單例未初始化和單例已經(jīng)初始化。假設(shè)單例還未初始化，有兩個(gè)線程同時(shí)調(diào)用GetInstance方法，這時(shí)執(zhí)行?m_pInstance == NULL 肯定為真，然后兩個(gè)線程都初始化一個(gè)單例，最后得到的指針并不是指向同一個(gè)地方，不滿足單例類的定義了，所以餓漢式的寫法會(huì)出現(xiàn)線程安全的問題！在多線程環(huán)境下，要對其進(jìn)行修改。

多線程下的單例模式

? ? ? ? 這里要處理的是懶漢模式。

[cpp]?view plaincopy

class?Singleton??

{??

private:??

????static?Singleton*?m_instance;??

????Singleton(){}??

public:??

????static?Singleton*?getInstance();??

};??

??

Singleton*?Singleton::getInstance()??

{??

????if(NULL?==?m_instance)??

????{??

????????Lock();//借用其它類來實(shí)現(xiàn)，如boost??

????????if(NULL?==?m_instance)??

????????{??

????????????m_instance?=?new?Singleton;??

????????}??

????????UnLock();??

????}??

????return?m_instance;??

}??

使用double-check來保證thread safety.但是如果處理大量數(shù)據(jù)時(shí)，該鎖才成為嚴(yán)重的性能瓶頸。 創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的三种单例模式的C++实现的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。