单例模式
为什么要用单例
确保某个类只有一个对象，常用于访问数据库操作，服务的配置文件等。
单例的关键点
1、默认构造函数为private，复制构造函数和复制赋值函数也要private或=delete禁用。（做到无法被外部其他对象构造）
2、通过一个静态方法或枚举返回单例类对象。
3、确保多线程的环境下，单例类对象只有一个。
几种写法
本文主要介绍C++的懒汉式和饿汉式写法。
懒汉式
需要生成唯一对象时（调用GetInstance时），才生成
线程不安全的错误写法
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class SingleInstance{public: // 静态方法获取单例 static SingleInstance *GetInstance(); // 释放单例避免内存泄露 static void deleteInstance();private: SingleInstance() {} ~SingleInstance() {} // 复制构造函数和复制赋值函数设置为private，被禁用 SingleInstance(const SingleInstance &signal); const SingleInstance &operator=(const SingleInstance &signal);private: static SingleInstance *m_SingleInstance;};// 初始化为NULL，与后面形成对比SingleInstance *SingleInstance::m_SingleInstance = NULL;SingleInstance* SingleInstance::GetInstance(){ // 多线程情况下，一个线程通过if检查但是还未new出单例时，另一个线程也通过了if检查，导致new出多个对象 if (m_SingleInstance == NULL) { m_SingleInstance = new (std::nothrow) SingleInstance; } return m_SingleInstance;}void SingleInstance::deleteInstance(){ if (m_SingleInstance) { delete m_SingleInstance; m_SingleInstance = NULL; }} |
线程安全的双检锁写法
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class SingleInstance{public: // 静态方法获取单例 static SingleInstance *GetInstance(); // 释放单例避免内存泄露 static void deleteInstance();private: SingleInstance() {} ~SingleInstance() {} // 复制构造函数和复制赋值函数设置为private，被禁用 SingleInstance(const SingleInstance &signal); const SingleInstance &operator=(const SingleInstance &signal);private: static SingleInstance *m_SingleInstance;};// 初始化为NULL，与后面形成对比SingleInstance *SingleInstance::m_SingleInstance = NULL;SingleInstance* SingleInstance::GetInstance(){ // 如果直接在外面锁，功能也ok，但每次运行到这个地方便需要加一次锁，非常浪费资源 // 在里面加锁，初始化时存在加锁的情况，初始化之后，外层if都为false，直接返回，避免加锁 if (m_SingleInstance == NULL) { std::unique_lock<std::mutex> lock(m_Mutex); // Lock up if (m_SingleInstance == NULL) { m_SingleInstance = new (std::nothrow) SingleInstance; } } return m_SingleInstance;}void SingleInstance::deleteInstance(){ if (m_SingleInstance) { delete m_SingleInstance; m_SingleInstance = NULL; }} |
线程安全的局部静态变量写法
推荐
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class SingleInstance{public: // 静态方法获取单例 static SingleInstance *GetInstance();private: SingleInstance() {} ~SingleInstance() {} // 复制构造函数和复制赋值函数设置为private，被禁用 SingleInstance(const SingleInstance &signal); const SingleInstance &operator=(const SingleInstance &signal);};SingleInstance& SingleInstance::GetInstance(){ // 局部静态变量（一般为函数内的静态变量）在第一次使用时分配内存并初始化。 static SingleInstance m_SingleInstance; return m_SingleInstance;} |
饿汉式
进程运行前（main函数执行），就创建
线程安全的进程运行前初始化写法
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class SingleInstance{public: // 静态方法获取单例 static SingleInstance *GetInstance();private: SingleInstance() {} ~SingleInstance() {} // 复制构造函数和复制赋值函数设置为private，被禁用 SingleInstance(const SingleInstance &signal); const SingleInstance &operator=(const SingleInstance &signal);private: static SingleInstance *m_SingleInstance;};SingleInstance* SingleInstance::GetInstance(){ return m_SingleInstance;}// 全局变量、文件域的静态变量和类的静态成员变量在main执行之前的静态初始化过程中分配内存并初始化Singleton* Singleton::g_pSingleton = new (std::nothrow) Singleton;int main(){ return 0;} |
线程安全的类静态成员变量写法
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class SingleInstance{public: // 静态方法获取单例 static SingleInstance *GetInstance(); // 全局变量、文件域的静态变量和类的静态成员变量在main执行之前的静态初始化过程中分配内存并初始化。 static SingleInstance m_SingleInstance;private: SingleInstance() {} ~SingleInstance() {} // 复制构造函数和复制赋值函数设置为private，被禁用 SingleInstance(const SingleInstance &signal); const SingleInstance &operator=(const SingleInstance &signal);};SingleInstance& SingleInstance::GetInstance(){ return m_SingleInstance;} |
静态内部类写法
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/** * 静态内部类实现单例模式 */public class Singleton { private Singleton() { } public static Singleton getInstance() { return SingletonHolder.instance; } /** * 静态内部类 */ private static class SingletonHolder { private static Singleton instance = new Singleton(); }} |
第一次加载Singleton类时不会初始化instance，只有在第一次调用getInstance()方法时，虚拟机会加载SingletonHolder类，初始化instance。
这种方式既保证线程安全，单例对象的唯一，也延迟了单例的初始化，推荐使用这种方式来实现单例模式。
枚举单例
JAVA
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/** * 枚举实现单例模式 */public enum SingletonEnum { INSTANCE; public void doSomething() { System.out.println("do something"); }} |
默认枚举实例的创建是线程安全的，即使反序列化也不会生成新的实例，任何情况下都是一个单例。
优点： 简单！
容器实现单例
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import java.util.HashMap;import java.util.Map;/** * 容器类实现单例模式 */public class SingletonManager { private static Map<String, Object> objMap = new HashMap<String, Object>(); public static void regsiterService(String key, Object instance) { if (!objMap.containsKey(key)) { objMap.put(key, instance); } } public static Object getService(String key) { return objMap.get(key); }} |
SingletonManager可以管理多个单例类型，使用时根据key获取对象对应类型的对象。这种方式可以通过统一的接口获取操作，隐藏了具体实现，降低了耦合度。
参考
单例模式的6种实现方式
软件开发常用设计模式—单例模式总结（c++版）
https://stackoverflow.com/questions/1008019/c-singleton-design-pattern
https://programmer.ink/think/summary-of-c-thread-safety-singleton-patterns.html
总结
本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注服务器之家的更多内容！
原文链接：https://blog.csdn.net/u013095333/article/details/120537938
