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饿汉模式和懒汉模式

news 2025/11/10 10:55:21

🧠 一、核心区别概览

特性	饿汉模式（Eager）	懒汉模式（Lazy）
实例创建时机	程序启动时立即创建实例	第一次调用时才创建实例
是否线程安全	天然线程安全（静态初始化保证）	需要手动加锁确保安全
内存占用	提前分配，可能浪费资源	按需创建，节省资源
实现复杂度	简单	稍复杂（涉及同步）
适用场景	实例一定会用到	实例可能不会被用到

⚙️ 二、饿汉模式（Eager Singleton）

思路：
类加载时就创建实例，确保线程安全，但即使从未使用也会占用内存。

✅ 实现示例：

#include <iostream>
using namespace std;class Singleton {
private:static Singleton instance; // 提前创建好实例Singleton() { cout << "Eager Singleton Created\n"; }public:// 禁止复制与赋值Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;static Singleton& getInstance() {return instance;  // 返回唯一实例}void show() {cout << "Hello from Eager Singleton!" << endl;}
};// 静态成员初始化
Singleton Singleton::instance;int main() {Singleton& s1 = Singleton::getInstance();Singleton& s2 = Singleton::getInstance();cout << "是否为同一实例: " << (&s1 == &s2) << endl;s1.show();return 0;
}

输出：

Eager Singleton Created
是否为同一实例: 1
Hello from Eager Singleton!

✅ 优点：

实现简单，天然线程安全
程序启动时初始化，无需加锁

⚠️ 缺点：

如果实例很大但一直没用到，会浪费内存
初始化顺序不易控制

⚙️ 三、懒汉模式（Lazy Singleton）

思路：
实例在第一次使用时才创建。
但要注意多线程环境下的同步问题。

✅ 非线程安全懒汉模式（最简单版本）

#include <iostream>
using namespace std;class Singleton {
private:static Singleton* instance;Singleton() { cout << "Lazy Singleton Created\n"; }public:Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;static Singleton* getInstance() {if (instance == nullptr) { // 第一次调用才创建instance = new Singleton();}return instance;}
};// 静态成员初始化
Singleton* Singleton::instance = nullptr;int main() {Singleton* s1 = Singleton::getInstance();Singleton* s2 = Singleton::getInstance();cout << "是否为同一实例: " << (s1 == s2) << endl;
}

⚠️ 问题：
多线程下可能同时进入 if (instance == nullptr)，产生多个实例。

✅ 线程安全懒汉模式（双重检查锁）

#include <iostream>
#include <mutex>
using namespace std;class Singleton {
private:static Singleton* instance;static mutex mtx;Singleton() { cout << "Thread-Safe Lazy Singleton Created\n"; }public:Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;static Singleton* getInstance() {if (instance == nullptr) {         // 第一次检查lock_guard<mutex> lock(mtx);   // 加锁if (instance == nullptr) {     // 第二次检查instance = new Singleton();}}return instance;}
};// 初始化静态变量
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
mutex Singleton::mtx;int main() {Singleton* s1 = Singleton::getInstance();Singleton* s2 = Singleton::getInstance();cout << "是否为同一实例: " << (s1 == s2) << endl;
}

✅ 优点：

按需加载，节省资源
双重检查锁保证线程安全

⚠️ 缺点：

实现较复杂
静态成员销毁时机需谨慎（程序退出时可能导致未释放）

🧭 四、总结对比

对比项	饿汉模式	懒汉模式
创建时机	程序启动时	首次调用时
线程安全性	天然安全	需加锁实现
性能	启动慢，但访问快	启动快，但首次调用慢
内存占用	可能浪费资源	更加节省内存
实现难度	简单	稍复杂
推荐使用	对象轻量、使用频繁	对象重量、使用偶尔