设计模式之单例模式

什么是设计模式：

设计模式（Design Pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类的、代码设计经验的总结。设计模式使代码编写真正工程化。
设计模式又包含有：单例模式，工厂模式，观察者模式等

单例模式

是一种常用的软件设计模式。在它的核心结构中只包含一个被称为单例的特殊类。通过单例模式可以保证系统中，应用该模式的一个类只有一个实例。即一个类只有一个对象实例。单例模式又分为饿汉模式和懒汉模式

应用：

• 需要频繁的实例化然后销毁对象
• 创建对象耗时过多或资源消耗过多，但又经常用到的对象
• 有状态的工具类对象
• 频繁访问数据库或文件对象

实现：
基本方法：

1. 构造函数为private 私有属性
2. 全局唯一公共访问节点来创造对象，函数为public属性
3. 为使用方便增加一个辅助类来释放资源

饿汉模式

顾名思义就是很饿，想要吃东西，所以就是：无论对象会不会用到，程序启动时就会创建一个唯一的实例对象
优点：简单，线程安全
缺点：可能导致进程启动慢，多个单例对象实例启动顺序不可控

class Singleton { 
private: 
	Singleton();
	
	Singleton(const Singleton&);
	Singleton& operator=(const Singleton&);
	
	static Singleton *m_instance; 
	static CGarbo Garbo;
public:  
	static Singleton * GetInstance() {    
		return m_instance;  
	} 
	//辅助类，释放资源
	class GCarbo{
	public:
		~GCarbo(){
			if (nullptr != m_instance){
				delete Singleton::m_instance;
				m_instance = nullptr;
			}
		}
	};
};

Singleton* Singleton::m_instance = new Singleton;
Singleton::CGarbo Garbo;

懒汉模式

懒汉模式就是已经懒到极致了，单例实例当首次被引用时才将进行初始化，尽量使资源的利用最大化。如最常见的晚绑定、写时拷贝技术都是这种实现方式
优点：进程启动无负载，多个单例实例启动顺序可控制
缺点：复杂，线程不安全

class Singleton
{
public:
	static volatile Singleton* GetInstance(){  //需要设置 volatile 关键字, 否则可能被编译器优化
		//Double-Check方式加锁保证效率和线程安全
		//保证效率
		if (nullptr == m_instance){
			//保证线程安全
			m_mtx.lock();
			//正常检查
			if (nullptr == m_instance){
				m_instance = new Singleton();
			}
			m_mtx.unlock();
		}
		return m_instance;
	}
 
	//内嵌垃圾回收类
	class CGarbo{
	public:
		~CGarbo(){
			if (nullptr != Singleton::m_instance){
				delete Singleton::m_instance;
				m_instance = nullptr;
			}
		}
	};
 
	//定义一个静态成员变量，程序结束后自动调用其析构函数释放单例对象
	static CGarbo Garbo;
 
private:
	//构造函数私有
	Singleton();
	//防拷贝
	Singleton(Singleton const&);
	Singleton& operator=(Singleton const&);
 
	//单例对象指针
	static volatile Singleton* m_instance;
	static mutex m_mtx;
};
 
volatile Singleton* Singleton::m_instance = nullptr;
Singleton::CGarbo Garbo;
mutex Singleton::m_mtx;