【设计模式】创建型模式-Sington模式

这个模式设计到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建，提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。
注意：

• 单例类只能有一个实例
• 单例类必须自己创建自己的唯一实例
• 单例类必须给所有其他对象提供这一实例

功能

保证一个类仅有一个实例，并提供一个它的全局访问点

解决

• 主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁
• 何时使用：当你想要控制实例数目，节省系统资源的时候
• 如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建
• 关键代码：构造函数是私有的

优缺点

• 优点：
  • 在内存中只有一个实例，减少内存的开销（例如首页页面缓存）
  • 避免对资源的多重占用（写文件操作）
• 缺点：
  • 没有接口，不能继承
  • 与单一职责原则冲突

应用场景

• 应用实例：
  • 一个班级只有一个班主任
  • 所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行
• 使用场景：
  • 要求生产唯一序列号
  • WEB中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来
  • 创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如I/O与数据库的连接等
• 注意事项：复杂对象适合使用工厂模式，而简单对象使用工厂模式反而会增加复杂度

简单示例代码部分

Sington.hpp

#ifndef _SINGLETON_H_
#define _SINGLETON_H_
#include 
using namespace std;
class Singleton{
private:
    static Singleton* _instance;
    Singleton(){
        cout<<"Singleton..."<<endl;
    }
    Singleton(const Singleton& other);
public:
    static Singleton* Instance();
};
Singleton* Singleton::_instance=0;
//线程非安全版本
Singleton* Singleton::Instance(){
    if(_instance==0){
        _instance=new Singleton();
    }
    return _instance;
}
/*线程安全版本，但锁的代价过高
Singleton* Singleton::Instance(){
    Lock lock;
    if(_instance==0){
        _instance=new Singleton();
    }
    return _instance;
}
*/
/*双检查锁，但由于内存读写reorder不安全,造成双检查锁失效
锁前不检查：代价过高
锁后不检查：锁不住
Singleton* Singleton::Instance(){
    if(_instance==0){
        Lock lock;
        if(_instance==0){
            _instance=new Singleton();
        }
    }
    return _instance;
}
*/
/*C++ 11 版本之后的跨平台实现（volatile)
std::atomic Singleton::_instance;
std::mutex Singleton::_mutex;
Singleton* Singleton::Instance(){
    Singleton* tmp = _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(_mutex);
        tmp=_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
            _instance.store(tmp, std::memory_order_relaxed);
        }
    }
    return tmp;
}
*/
#endif

main.cpp

#include "Singleton.hpp"
#include 
using namespace std;
int main(){
    Singleton* sgn=Singleton::Instance();
    Singleton* sgn2=Singleton::Instance();
    return 0;
}