C++单例模式----饿汉模式与懒汉模式

设计模式：

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      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。为什 么会产生设计模式这样的东西呢？就像人类历史发展会产生兵法。最开始部落之间打仗时都是人拼人的对 砍。后来春秋战国时期，七国之间经常打仗，就发现打仗也是有套路的，后来孙子就总结出了《孙子兵 法》。孙子兵法也是类似。

使用设计模式的目的：为了代码可重用性、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 设计模式使代码编

写真正工程化；设计模式是软件工程的基石脉络，如同大厦的结构一样。

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单例模式：

       一个类只能创建一个对象，即单例模式，该模式可以保证系统中该类只有一个实例，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。

       比如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息存放在一个文件 中，这些配置数据由一个单例对象统一读取，然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置 信息，这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。

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单例模式有两种实现模式：

饿汉模式

就是说不管你将来用不用，程序启动时就创建一个唯一的实例对象。

实现：

        构造函数私有   

        定义一个私有静态成员变量，类型为当前类类型 

        在类外通过构造函数初始化  

        防拷贝：拷贝构造定义成私有，只声明不实现，或者定义为delete函数

        定义一个static共有的成员函数，函数内部返回单例，返回值类型为引用/指针

饿汉模式

优点：简单

缺点：可能会导致进程启动慢，且如果有多个单例类对象实例启动顺序不确定。

class Singleton
 {
 public:
 static Singleton* GetInstance()
 {
 return &m_instance;
 }
 
 private:
 // 构造函数私有
 Singleton(){};
 
 // C++98 防拷贝
 Singleton(Singleton const&); 
 Singleton& operator=(Singleton const&); 
 
 // or
 
 // C++11
 Singleton(Singleton const&) = delete; 
 Singleton& operator=(Singleton const&) = delete; 
 
 static Singleton m_instance;
 };
 
 Singleton Singleton::m_instance; // 在程序入口之前就完成单例对象的初始化

 

     如果这个单例对象在多线程高并发环境下频繁使用，性能要求较高，那么显然使用饿汉模式来避免资源竞争，提高响应速度更好。

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懒汉模式

       如果单例对象构造十分耗时或者占用很多资源，比如加载插件啊， 初始化网络连接啊，读取文件啊等 等，而有可能该对象程序运行时不会用到，那么也要在程序一开始就进行初始化，就会导致程序启动时 非常的缓慢。 所以这种情况使用懒汉模式（延迟加载）更好。

 

实现：

        构造函数私有   

        定义一个私有静态成员变量，类型为当前类类型指针

        在类外初始化为空指针（nullptr）

        防拷贝：拷贝构造定义成私有，只声明不实现，或者定义为delete函数

        定义一个static共有的成员函数，函数内部返回单例，返回值类型为指针

 

 

懒汉

优点：第一次使用实例对象时，创建对象。进程启动无负载。多个单例实例启动顺序自由控制。

缺点：复杂

#include 
#include 
#include 
using namespace std;
class Singleton
{
public:
 static Singleton* GetInstance() {
 // 注意这里一定要使用Double-Check的方式加锁，才能保证效率和线程安全
 if (nullptr == m_pInstance) {
 m_mtx.lock();
 if (nullptr == m_pInstance) {

 m_pInstance = new Singleton();
 }
 m_mtx.unlock();
 }
 return m_pInstance;
 }
 // 实现一个内嵌垃圾回收类 
 class CGarbo {
 public:
 ~CGarbo(){
 if (Singleton::m_pInstance)
 delete Singleton::m_pInstance;
 }
 };
 // 定义一个静态成员变量，程序结束时，系统会自动调用它的析构函数从而释放单例对象
 static CGarbo Garbo;
private:
 // 构造函数私有
 Singleton(){};
 // 防拷贝
 Singleton(Singleton const&);
 Singleton& operator=(Singleton const&);
 static Singleton* m_pInstance; // 单例对象指针
 static mutex m_mtx; //互斥锁
};
Singleton* Singleton::m_pInstance = nullptr;
Singleton::CGarbo Garbo;
mutex Singleton::m_mtx;
void func(int n)
{
 cout<< Singleton::GetInstance() << endl;
}
// 多线程环境下演示上面GetInstance()加锁和不加锁的区别。
int main()
{
 thread t1(func, 10);
 thread t2(func, 10);
 t1.join();
 t2.join();
 cout << Singleton::GetInstance() << endl;
 cout << Singleton::GetInstance() << endl;
}