创建型设计模式——单例模式

CSDN——C++单例模式详解

单例设计模式是一种创建型设计模式

什么是创建型设计模式

创建型设计模式，就是通过控制对象的创建方式来解决设计问题。

有哪些创建型设计模式

1. 单例设计模式
   在整个应用程序中，一个类只有一个实例，并且提供全局访问点
2. 工厂设计模式
   将代码中散乱的new操作集中起来，放到工厂类中封装为方法，屏蔽复杂的初始化、多个参数的依赖，简化调用者的工作量；
   并且这些被管理的类，生命周期也交给工厂类管理；
3. 抽象工厂模式
   有抽象工厂类和具体工厂类
   （1）抽象工厂针对每个产品提供一个创建方法
   （2）具体工厂继承自抽象工厂，实现具体的创建方法

单例设计模式实现方法

单例设计模式的实现分两种：饿汉式和懒汉式

饿汉式单例

特点：
实例在类加载时创建；c++中没有类加载概念，可以理解是静态变量初始化过程；
因为是类加载时创建，所以创建过程是线程安全的。

懒汉式单例

特点：
实例在第一次被请求时创建
非线程安全，因为多个线程可能同时调用instance()方法

实现方法

（1）在单例类中delete掉拷贝构造函数和赋值运算符重载函数，将要用来初始化的构造函数设置为私有成员。
（2）单例类声明一个该类指针类型的私有静态成员instance，用来指向最终的实例化对象，和一个用于初始化的公有静态成员函数instance();
instance()函数会返回实例对象的指针，instance函数中会判断静态成员instance是否为空来决定是否调用new来初始化；
饿汉式需要在全局调用instance函数，使实例在程序启动时被创建；
（3）如何实现懒汉式单例的线程安全
方法1：使用双重检查锁定：
在instance()函数中首先判定实例是否已经被创建，如果是，直接返回实例指针，如果没有被创建，就先加锁，然后再判断一次实例是否被创建，没有就创建对象；
由于双重检查锁定只在实例没有创建时才加锁和创建实例，所以不会导致性能下降
方法2：使用C++的局部静态变量：
在判断实例没有被创建时，创建一个局部静态instance变量，返回引用，把线程安全的工作交给编译器，编译器可能会使用更高效的方法来实现，比如原子操作+内存屏蔽，具体如何实现要看所处的平台以及编译器的选择

（4）可以结合RAII设计来实现自动管理单例对象生命周期
在单例类中添加一个helper成员类，helper构造时调用instance()，helper析构时调用disinstance()
单例类声明一个静态的helper类型变量，以程序的生命周期管理helper对象的生命周期，实现自动管理单例对象的生命周期。