一.單例模式

• 一個類只能創(chuàng)建一個對象,這樣的類的設(shè)計模式就稱為單例模式,該模式保證系統(tǒng)中該類只能有一個實例(并且父子進程共享),一個很典型的單例類就是C++STL的內(nèi)存池
• C++單例模式的基本設(shè)計思路:
  • 私有化構(gòu)造函數(shù),刪除默認的拷貝構(gòu)造函數(shù)和賦值運算符重載防止對象被直接創(chuàng)建和拷貝
  • 單例對象的內(nèi)存資源可以交給操作系統(tǒng)來釋放,也可以自定義析構(gòu)函數(shù)來完成特殊操作

二.單例模式的兩種實現(xiàn)方式

餓漢模式

• 餓漢單例類在程序進入主函數(shù)之前就創(chuàng)建出唯一的實例

//餓漢單例模式
class HungerSingleton
{
public://定義一個可以訪問單例對象的靜態(tài)接口static HungerSingleton* Getinstance(){return &singleObj;}
private://構(gòu)造函數(shù)私有化,防止對象被直接創(chuàng)建HungerSingleton() { cout << "單例對象創(chuàng)建" << endl; }//刪除拷貝接口,防止對象被拷貝HungerSingleton(const HungerSingleton& single) = delete;HungerSingleton& operator=(const HungerSingleton& single) = delete;private://定義靜態(tài)區(qū)的HungerSingleton成員static HungerSingleton singleObj;//也可以定義成指針,初始化時在堆上創(chuàng)建//static HungerSingleton* singleObj;
};
//初始化類的靜態(tài)成員
HungerSingleton HungerSingleton::singleObj;
//初始化時在堆上創(chuàng)建
//HungerSingleton * HungerSingleton::singleObj = new HungerSingleton;

• HungerSingleton的靜態(tài)成員變量是自身類型的對象(或指針),類的靜態(tài)成員變量在進入主函數(shù)之前就完成初始化,由于構(gòu)造函數(shù)被私有化,因此在程序運行過程中無法再創(chuàng)建該類的對象
• 餓漢單例模式的優(yōu)勢:
  • 由于子進程只能在主函數(shù)中被創(chuàng)建,因此餓漢單例類不存在線程安全問題,無需與其他線程的類競爭系統(tǒng)資源,在多線程高并發(fā)環(huán)境下能夠較為高效地執(zhí)行任務(wù)
• 餓漢單例模式的劣勢:
  • 如果一個程序中有多種餓漢單例類,我們無法控制它們的初始化順序
  • 餓漢單例類會拖慢程序的啟動速度,而且即便用不到該類也會創(chuàng)建一個實例,可能造成內(nèi)存浪費

懶漢模式

• 懶漢單例類在程序進入主函數(shù)之后由后續(xù)代碼決定是否創(chuàng)建實例

//懶漢單例模式
class LazySingleton
{
public://定義一個可以訪問單例對象的靜態(tài)接口static LazySingleton* Getinstance(){//若singleObj為空指針則創(chuàng)建單例對象if (singleObj == nullptr){singleObj = new LazySingleton;}return singleObj;}
private://構(gòu)造函數(shù)私有化,防止對象被創(chuàng)建LazySingleton() { cout << "單例對象創(chuàng)建" << endl; }//刪除拷貝接口,防止對象被拷貝LazySingleton(const LazySingleton& single) = delete;LazySingleton& operator=(const LazySingleton& single) = delete;private://定義成靜態(tài)成員指針,初始化時在堆上創(chuàng)建static LazySingleton* singleObj;
};
//初始化時設(shè)置成空指針
LazySingleton * LazySingleton::singleObj = nullptr;

• LazySingleton類在第一次調(diào)用Getinstance()成員接口時才會創(chuàng)建實例
• 懶漢單例模式的優(yōu)勢:
  • 可以控制多種懶漢單例類對象的初始化順序,并且需要用到的時候才創(chuàng)建,避免了內(nèi)存浪費
• 懶漢單例模式的劣勢:
  • 在多線程環(huán)境中存在線程安全問題,需要加鎖