设计模式 : 单例模式笔记

一.单例模式

• 一个类只能创建一个对象,这样的类的设计模式就称为单例模式,该模式保证系统中该类只能有一个实例(并且父子进程共享),一个很典型的单例类就是C++STL的内存池
• C++单例模式的基本设计思路:
  • 私有化构造函数,删除默认的拷贝构造函数和赋值运算符重载防止对象被直接创建和拷贝
  • 单例对象的内存资源可以交给操作系统来释放,也可以自定义析构函数来完成特殊操作

二.单例模式的两种实现方式

饿汉模式

• 饿汉单例类在程序进入主函数之前就创建出唯一的实例

//饿汉单例模式
class HungerSingleton
{
public:
	//定义一个可以访问单例对象的静态接口
	static HungerSingleton* Getinstance()
	{
		return &singleObj;
	}
private:
	//构造函数私有化,防止对象被直接创建
	HungerSingleton() { cout << "单例对象创建" << endl; }
	//删除拷贝接口,防止对象被拷贝
	HungerSingleton(const HungerSingleton& single) = delete;
	HungerSingleton& operator=(const HungerSingleton& single) = delete;

private:
	//定义静态区的HungerSingleton成员
	static HungerSingleton singleObj;
	//也可以定义成指针,初始化时在堆上创建
	//static HungerSingleton* singleObj;
};
//初始化类的静态成员
HungerSingleton HungerSingleton::singleObj;
//初始化时在堆上创建
//HungerSingleton * HungerSingleton::singleObj = new HungerSingleton;

• HungerSingleton的静态成员变量是自身类型的对象(或指针),类的静态成员变量在进入主函数之前就完成初始化,由于构造函数被私有化,因此在程序运行过程中无法再创建该类的对象
• 饿汉单例模式的优势:
  • 由于子进程只能在主函数中被创建,因此饿汉单例类不存在线程安全问题,无需与其他线程的类竞争系统资源,在多线程高并发环境下能够较为高效地执行任务
• 饿汉单例模式的劣势:
  • 如果一个程序中有多种饿汉单例类,我们无法控制它们的初始化顺序
  • 饿汉单例类会拖慢程序的启动速度,而且即便用不到该类也会创建一个实例,可能造成内存浪费

懒汉模式

• 懒汉单例类在程序进入主函数之后由后续代码决定是否创建实例

//懒汉单例模式
class LazySingleton
{
public:
	//定义一个可以访问单例对象的静态接口
	static LazySingleton* Getinstance()
	{
		//若singleObj为空指针则创建单例对象
		if (singleObj == nullptr)
		{
			singleObj = new LazySingleton;
		}
		return singleObj;
	}
private:
	//构造函数私有化,防止对象被创建
	LazySingleton() { cout << "单例对象创建" << endl; }
	//删除拷贝接口,防止对象被拷贝
	LazySingleton(const LazySingleton& single) = delete;
	LazySingleton& operator=(const LazySingleton& single) = delete;

private:
	//定义成静态成员指针,初始化时在堆上创建
	static LazySingleton* singleObj;
};
//初始化时设置成空指针
LazySingleton * LazySingleton::singleObj = nullptr;

• LazySingleton类在第一次调用Getinstance()成员接口时才会创建实例
• 懒汉单例模式的优势:
  • 可以控制多种懒汉单例类对象的初始化顺序,并且需要用到的时候才创建,避免了内存浪费
• 懒汉单例模式的劣势:
  • 在多线程环境中存在线程安全问题,需要加锁