设计模式之单例模式

单例模式

单例模式是一种常用的软件设计模式。它的核心结构只包含一个被称为单例的特殊类。它的目的是保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点,该实例被所有程序模块共享。

模式动机

对一些类来说,只有一个实例是很重要的,但是我们要怎么保证一个类只有一个实例并且这个实例易于被访问呢?一个全局变量就能使得一个对象可以被访问,但它不能防止你实例化多个对象。
一个更好的办法是,让类自身负责保存它的唯一实例,这个类可以保证没有其他实例可以被创建,并且它可以提供一个访问该实例的方法,这就是单例模式。

适用性

那么在哪些情况下会用到单例模式呢?
1. 当类只能有一个实例,而且客户可以从一个众所周知的访问点访问它时;
2. 当这个唯一实例应该是通过子类化可扩展的,并且客户应该无需更改代码就能使用一个扩展的实例时。

单例模式分为懒汉式和饿汉式

1. 懒汉式
class singleton   //实现单例模式的类
{
private:
    singleton(){}  //私有的构造函数
    static singleton* Instance;
public:
    static singleton* GetInstance(){
        if (Instance == NULL) //判断是否第一调用
            Instance = new singleton();
        return Instance;
        }
};

问题:这个实现在单线程下是正确的,但在多线程情况下,如果两个线程同时首次调用GetInstance方法且同时检测到Instance是NULL,则两个线程会同时构造一个实例给Instance,这样就会发生错误。

改进的懒汉式(静态内部变量)

在GetInstance函数里定义一个静态的实例,可以保证拥有唯一的实例,在返回是需要返回其指针即可。代码如下:

class singleton   //实现单例模式的类
{
private:
    singleton() {}  //私有的构造函数
public:
    static singleton* GetInstance(){
        static singleton Instance;
        return &Instance;
    }
};
改进的懒汉式(双重锁)

思路:只有在第一次创建的时候进行加锁,当Instance不为空的时候就不需要进行加锁的操作。代码如下:

class singleton{    //实现单例模式的类
private:
    singleton(){}  //私有的构造函数
    static singleton* Instance;
public:
    static singleton* GetInstance(){
        if (Instance == NULL) { //判断是否第一调用
            Lock();         //获取锁
            if (Instance == NULL){
                Instance = new singleton();
            }
            UnLock();      //释放锁
        }           
        return Instance;
    }
};
2. 饿汉式

饿汉式的特点是:一开始就创建了实例,所以每次用到的之后直接返回。代码如下:

class singleton{    //实现单例模式的类
private:
    singleton(){}   //私有的构造函数
    static singleton* Instance = new singleton();
public:
    static singleton* GetInstance(){
        return Instance;
    }
};

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