设计模式——单例模式（Singleton Pattern）实现

什么是单例模式？

单例模式（Singleton Parttern）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。类似于全局变量，但是效果比全局变量更优，全局变量必须在程序开始就创建，如果后面没有用到，会造成资源的浪费。

为什么要创建单例模式？

有一些对象我们只需要一个，比方说：线程池（threadPool）、缓存（cache）、对话框、注册表（registry）的对象、日志对象，充当打字机，显卡等设备的驱动程序的对象。事实上，这些对象只能有一个实例，如果创造了过个实例，会导致很多问题，例如：程序的行为异常、资源使用过度，或发生不一致的后果。

单例模式的特点：

单例类只能有一个实例；

单例类必须自己创建这个实例；

单例类必须自行想整个系统提供实例；

单例模式的实现方式：

一般将构造函数声明为私有，用一个静态public来实例化对象，返回该类的实例，在外部通过调用这个方法来实例化对象。

一、饿汉式单例类

//饿汉式单例类在类初始化时自行实例化 
class singleton{  
private:  
    static singleton *instance;//用一个静态变量来记录该类的唯一实例  
    singleton(){};  

public:  
    //返回该类的实例
    static singleton* get_instance()  
    {   
        return instance;  
    }  
};  
singleton* singleton::instance = new singleton();//静态成员变量初始化

二、饱汉（懒汉）式单例类

class singleton{  
private:  
    static singleton *instance;//用一个静态变量来记录该类的唯一实例  
    singleton(){};  

public:  
    //返回实例前先检查，如果没有创建，则先创建再返回该类的实例
    static singleton* get_instance()  
    {  
        if(NULL == instance)  <---两个线程同时运行到这
            instance = new singleton();  
        return instance;  
    }  
};  
singleton* singleton::instance = NULL;//静态成员变量初始化

这里有个问题，如果在多线程环境下使用会出现问题，比如两个线程同时运行到代码所指位置，由于最初instance都是初始化为NULL，那么两个线程会同时进入到if里面然后创建出两个实例！这显然与单例模式不符，所以我们要对它进行实例化的代码进行互斥操作。

三、加互斥锁

通过加锁可以实现多个线程判断instance是否为空。

#include <iostream>  
#include <mutex>  
using namespace std;

mutex mtx;//互斥锁

class singleton{  
private:  
    static singleton *instance;//利用一个静态变量来记录Singleton的唯一实例  
    singleton(){};  

public:  
    //实例化对象的方法  
    static singleton* getInstance()  
    {  
        mtx.try_lock();//加锁函数  
        if(NULL == instance)
        {
            instance = new singleton();
        }
        mtx.unlock();//释放锁函数
        return instance;  
    }  
};  

singleton* singleton::instance = NULL;//静态成员变量初始化

四、双重检测加锁

因为我们只需要在没有创建实例时对它进行加锁，如果已经创建实例则不需要再进行加锁操作。所以要在加锁前先判断一次实例是否已经创建。

mutex mtx;//互斥锁

class singleton{  
private:  
    static singleton *instance;//利用一个静态变量来记录Singleton的唯一实例  
    singleton(){};  

public:  
    //实例化对象的方法  
    static singleton* getInstance()  
    {  
        if(NULL == instance)
        {
            mtx.try_lock();//加锁函数  
            if (NULL == instance)
            {
                instance = new singleton();
            }
            mtx.unlock();//释放锁函数
        }
        return instance;  
    }  
};  

singleton* singleton::instance = NULL;//静态成员变量初始化

参考：

http://blog.csdn.net/jerryburning/article/details/46912855

设计模式——单例模式（Singleton Pattern）实现

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