Hello大家好，好久没更新了，今天给大家补上最基础的设计模式：单例模式。这个单例模式实在是我的心结啊，2021年末左右面试京东算法岗，面试官让我写一个单例，没写出来，至今遗憾，不过进不去京东也挺好，前一阵不还裁员呢吗哈哈哈哈，要记住一切都是最好的安排。本篇简单介绍单例模式，并给出单例模式日志实现。
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二、单例模式实现日志记录（Singleton Logger）
一、单例模式简单介绍
1.1 基础介绍
单例模式只保证一个程序内只有一个实例存在，并提供全局访问点来访问该实例，其实就是单例模式的类对象只允许存在一个，它和多线程思想恰恰相反，为的是保证操作资源的安全。比如日志系统需要记载时间的，如果多线程会搞得很乱。
实现单例模式的关键是构造函数需要被设为私有，以防止外部代码创建多个实例。同时，需要提供一个静态方法来获取实例，这个方法会检查是否已经有一个实例存在，如果存在就返回这个实例，否则就创建一个新的实例并返回。
下面是一个简单的 C++ 单例模式示例代码：
class Singleton {
public:
static Singleton* GetInstance() {
if (instance_ == nullptr) {
instance_ = new Singleton();
}
return instance_;
}
void DoSomething() {
// ...
}
private:
Singleton() {
// ...
}
static Singleton* instance_;
};
Singleton* Singleton::instance_ = nullptr;
1.2 单例模式使用场景
- 配置管理器：在一个应用程序中，配置信息可能需要在多个地方被访问，而且这些配置信息通常是只读的。使用单例模式可以保证配置信息只被加载一次，同时提供一个全局访问点来访问配置信息。
- 日志记录器：在一个应用程序中，日志信息可能需要在多个地方被记录，而且记录器通常是只有一个的。使用单例模式可以保证只有一个日志记录器被创建，并且提供一个全局访问点来记录日志信息。
- 数据库连接池：在一个应用程序中，需要连接数据库的地方可能很多，而且数据库连接通常是有限的资源。使用单例模式可以实现数据库连接池，保证连接只被创建一次，并且提供一个全局访问点来获取连接。
- 计数器：在一个应用程序中，可能需要对某个事件或操作进行计数统计，而且这些计数器通常是只有一个的。使用单例模式可以保证计数器只被创建一次，并且提供一个全局访问点来进行计数。
- 缓存管理器：在一个应用程序中，需要对某些数据进行缓存，而且缓存数据的容量通常是有限的。使用单例模式可以实现缓存管理器，保证缓存只被创建一次，并且提供一个全局访问点来访问缓存数据。
二、单例模式实现日志记录（Singleton Logger）
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <ctime>
using namespace std;
class Logger {
private:
static Logger* instance;
ofstream logFile;
Logger() {
string filename = "log.txt";
logFile.open(filename.c_str(), ios::out | ios::app);
}
public:
static Logger* getInstance() {
if (instance == NULL) {
instance = new Logger();
}
return instance;
}
void log(string message) {
time_t now = time(0);
char* dt = ctime(&now);
logFile << dt << ": " << message << endl;
}
};
Logger* Logger::instance = NULL;
int main() {
Logger* logger = Logger::getInstance();
logger->log("Hello World!");
return 0;
}
在上述代码中，Logger类具有私有的构造函数和一个私有的静态成员变量instance。getInstance()函数是一个公有的静态成员函数，它返回Logger类的唯一实例。如果实例不存在，则创建一个新的实例。log()函数用于向日志文件写入消息。
在main函数中，我们首先获取Logger实例，然后调用log()函数记录日志。由于Logger类是单例模式，因此在程序运行期间只会有一个Logger实例存在，因此多次调用log()函数将在同一个文件中记录日志。
请注意，由于单例模式在多线程环境下可能存在问题，因此需要进行线程安全的处理。在本例中，我们忽略了线程安全问题，仅提供了单线程环境下的实现。
三、总结
单例模式很辛苦，很孤单，请善待单例模式。
可爱的、亲爱的你周末愉快。