第三周（Geek Band)

--------------------对象性能--------------------

面向对象很好的解决了抽象的问题，但是必不可免的也付出了一定的代价。对于通常情况来讲，面向对象的成本大都可以忽略不计，但是某些情况，面向对象所带来的成本必须考虑。

单例：Singleton
享元：Flyweight

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单例：Singleton

动机：

在软件系统中经常有这样一些特殊的类，必须保证他们在系统中只存在一个实例，才能保证他们的逻辑正确性，以及良好的效率。

如何绕过常规构造器，提供一种机制，来保证一个类只有一个实例？

这应该是类设计者的责任，而不是使用者的责任。

定义：

保证一个类只有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点。

结构：

要点总结：

Singleton模式中的实例构造器，可以设置为protected，以允许子类派生。

一般不需要支持拷贝构造函数，和clone（）接口，因为这样有可能导致多个对象实例，与Singleton模式初衷违背。

如何实现多线程环境下安全的Singleton模式？注意对双检查锁的正确实现。

代码演示：

class Singleton{
private:
    Singleton();
    Singleton(const Singleton& other);
public:
    static Singleton* getInstance();
    static Singleton* m_instance;
};

Singleton* Singleton::m_instance=nullptr;

//线程非安全版本
Singleton* Singleton::getInstance() {
    if (m_instance == nullptr) {
        m_instance = new Singleton();
    }
    return m_instance;
}

//线程安全版本，但锁的代价过高
Singleton* Singleton::getInstance() {
    Lock lock;
    if (m_instance == nullptr) {
        m_instance = new Singleton();
    }
    return m_instance;
}

//双检查锁，但由于内存读写reorder不安全
Singleton* Singleton::getInstance() {
    
    if(m_instance==nullptr){
        Lock lock;
        if (m_instance == nullptr) {
            m_instance = new Singleton();
        }
    }
    return m_instance;
}

//C++ 11版本之后的跨平台实现 (volatile)
std::atomic Singleton::m_instance;
std::mutex Singleton::m_mutex;

Singleton* Singleton::getInstance() {
    Singleton* tmp = m_instance.load(std::memory_order_relaxed);
    std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);//获取内存fence
    if (tmp == nullptr) {
        std::lock_guard lock(m_mutex);
        tmp = m_instance.load(std::memory_order_relaxed);
        if (tmp == nullptr) {
            tmp = new Singleton;
            std::atomic_thread_fence(std::memory_order_release);//释放内存fence
            m_instance.store(tmp, std::memory_order_relaxed);
        }
    }
    return tmp;
}

享元：Flyweight

动机：

动机

定义：

运用共享技术有效的支持大量细粒度的对象。

结构：

结构

要点总结：

要点总结

代码演示：

#include
class Font {
private:

    //unique object key
    string key;
    
    //object state
    //....
    
public:
    Font(const string& key){
        //...
    }
};


class FontFactory{
private:
    map fontPool;
    
public:
    Font* GetFont(const string& key){

        map::iterator item=fontPool.find(key);
        
        if(item!=footPool.end()){
            return fontPool[key];
        }
        else{
            Font* font = new Font(key);
            fontPool[key]= font;
            return font;
        }

    }
    
    void clear(){
        //...
    }
};