单例模式C++

单例模式

保证类只有一个实例，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

单例模式的要点有三个：

单例类只能有一个实例
必须自行创建这个实例
必须自行向整个系统提供这个实例

注意点

实例控制: 单例模式会阻止其他对象实例化自己的单例对象的副本,从而确保所有对象都访问唯一实例
灵活性: 因为类控制实例化过程,所以类可以灵活更改实例化过程
开销: 虽然数量很少,但如果每次对象请求引用时都要检查是否存在类的实例,将仍然需要一些开销,这个问题可以通过静态初始化解决此问题。定义一个私有的静态指针instance,和一个公有的静态函数 GetInstance()。

优点:

在内存中只有一个对象,节省内存空间
避免频繁的创建销毁对象,可以提高性能
避免对共享资源的多重占用
可以全局访问

适用场景:

需要频繁实例化然后销毁的对象
创建对象耗时过多或者耗资源过多,但又经常用到的对象
有状态的工具类对象
频繁访问数据库或文件的对象
以及其他要求只有一个对象的场景
懒汉
故名思义，不到万不得已就不会去实例化类，也就是说在第一次用到类实例的时候才会去实例化

在访问量较小时，采用懒汉实现。这是以时间换空间。

经典懒汉

class Singleton{
	public:
		static Singleton* GetInstance();
	private：
		Singleton(){};
		Singleton(const Singleton&){};//禁止拷贝
		Singleton& operator = (const Singleton&){};//禁止赋值
		
		static Singleton* instance;
};
//初始化
Singleton* Singleton::instance = NULL;
Singleton* Singleton::GetInstance(){
	if(instance == NULL){
		instance = new Singleton();
	}
	return instance;
}

懒汉模式下，在定义instance变量时先等于NULL，在调用GetInstance()方法时，再判断是否要赋值。这种模式，并非是线程安全的，因为多个线程同时调用GetInstance()方法，就可能导致有产生多个实例。要实现线程安全，就必须加锁。

加锁懒汉

class Singleton
{
private:
    Singleton(){
		pthread_mutex_init(&mutex);	
	};
    Singleton(const Singleton&){};
    Singleton& operator=(const Singleton&){};
    static Singleton* instance;
public:
    static pthread_mutex_t mutex;
    static Singleton* GetInstance();
};

pthread_mutex_t Singleton::mutex;
Singleton* Singleton::instance = NULL;

Singleton* Singleton::GetInstance(){
	if(instance == NULL){
  		pthread_mutex_lock(&mutex);
  		if(instance == NULL)
  			instance = new Singleton();
  		pthread_mutex_unlock(&mutex);
  	}
  	return instance;
}

饿汉

线程安全：还未使用变量时，已经对instance进行赋值，就像很饥饿的感觉。在多线程环境下肯定是线程安全的，因为不存在多线程实例化的问题。

饿了肯定要饥不择食，所以在单例类定义的时候就进行实例化。

由于要进行线程同步，所以在访问量比较大，或者可能访问的线程比较多时，采用饿汉实现，可以实现更好的性能。这是以空间换时间。

class Singleton{
	public:
		static Singleton* GetInstance();
	private:
	    Singleton(const Singleton&){};
        Singleton& operator=(const Singleton&){};
		Singleton(){};
		static Singleton* instance;
};

Singleton* Singleton::instance = new Singleton();
Singleton* Singleton::GetInstance(){
	return instance;
}