C++设计模式 - 单例模式

2024-11-27 来源：个人技术集锦

1.的概念

在架构设计时，某些类在整个系统生命期中最多只能有一个对象存在，如何定义一个类，使得这个类最多只能创建一个对象？

单例模式是一种常见的软件设计模式。它的核心结构只包含一个被称为单例的特殊类。它的目的是保证一个类仅有一个实例，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。

2.懒汉式：第一次用到类的实例的时候才回去实例化。

构造函数声明为private或者protect防止被外部函数实例化，内部保存一个private static的类指针保存唯一的实例，实例的动作有一个public的类方法实现。

代码示例：赖汉式

class singleton   //实现单例模式的类  
  {  
  private:  
      singleton(){}  //私有的构造函数  
      static singleton* Instance;  
  public:  
      static singleton* GetInstance()  
      {  
          if (Instance == NULL) //判断是否第一调用  
              Instance = new singleton();  
          return Instance;  
      }  
  };

分析：

这个实现在单线程下是正确的，但在多线程情况下，如果两个线程同时首次调用GetInstance方法且同时检测到Instance是NULL，则两个线程会同时构造一个实例给Instance，这样就会发生错误。

解决办法：改进后的懒汉式，使用双重锁。

代码示例：使用双重锁的懒汉式。

class singleton   //实现单例模式的类  
  {  
  private:  
      singleton(){}  //私有的构造函数  
      static singleton* Instance;  
        
  public:  
      static singleton* GetInstance()  
      {  
          if (Instance == NULL) //判断是否第一调用  
          {   
              Lock(); //表示上锁的函数  
              if (Instance == NULL)  
              {  
                  Instance = new singleton();  
              }  
              UnLock() //解锁函数  
          }             
          return Instance;  
      }  
  };

3.饿汉式：单例类定义的时候就进行实例化。

饿汉式的特点是一开始就加载了，如果说懒汉式是“时间换空间”，那么饿汉式就是“空间换时间”，因为一开始就创建了实例，所以每次用到的之后直接返回就好了。饿汉模式是线程安全的。

代码示例：饿汉式

class singleton   //实现单例模式的类  
  {  
  private:  
      singleton() {}  //私有的构造函数  
        
  public:  
      static singleton* GetInstance()  
      {  
          static singleton Instance;  
          return &Instance;  
      }  
  };

局部静态特性的方式实现单实例。 * 静态局部变量只在当前函数内有效，其他函数无法访问。 * 静态局部变量只在第一次被调用的时候初始化，也存储在静态存储区，生命周期从第一次被初始化起至程序结束止。

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