设计模式-单列模式

一、什么是单例模式？

单例模式（Singleton Pattern）保证：

1. 类只有一个实例
2. 并提供一个对该实例的全局访问方式

适用场景：

• 需要全局唯一对象
• 资源消耗大，不适合频繁创建
  如：日志系统、配置管理、数据库连接管理等

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二、为什么要使用单例模式？

如果一个类在系统中被多次实例化，可能会带来问题：

使用单例模式，可以：

• 保证唯一实例，节省资源
• 全局访问方便
• 控制初始化与生命周期
• 避免多对象修改导致的状态不一致

若不使用单例：

• 可能生成多个实例
• 资源浪费
• 状态难同步

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三、现实生活类比 🏢

电梯调度系统：

整栋楼只有一个电梯调度中心
所有电梯请求都由它集中管理
类似“全局唯一对象”

它必须单例，否则多个调度中心会互相冲突。

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四、代码示例

不使用单例模式

#include <iostream>
using namespace std;class Logger {
public:void log(const string& message) {cout << "[Log] " << message << endl;}
};int main(){Logger logger1;Logger logger2;logger1.log("Hello");logger2.log("World");
}

使用单例模式

#include <iostream>
#include <mutex>
using namespace std;class Logger {
private:Logger() {}                    // 构造函数私有Logger(const Logger&) = delete; // 禁止拷贝Logger& operator=(const Logger&) = delete;static Logger* instance;static mutex mtx;public:static Logger* getInstance() {if (instance == nullptr) {lock_guard<mutex> lock(mtx);if (instance == nullptr) {instance = new Logger();}}return instance;}void log(const string& msg) {cout << "[Log] " << msg << endl;}
};Logger* Logger::instance = nullptr;
mutex Logger::mtx;int main() {Logger* logger = Logger::getInstance();logger->log("Singleton Hello");
}