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wzjs 2025/8/25 12:46:02

做编程网站有哪些方面,爱站网关键词查询,互联网保险的优势和劣势,中国网络单例模式是一种创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问该实例。概念解析单例模式的核心思想是： 限制类的实例化次数，确保在整个应用程序中只有一个实例存在提供对该实例的全局访问点控制共享…

单例模式是一种创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问该实例。

概念解析

单例模式的核心思想是：

限制类的实例化次数，确保在整个应用程序中只有一个实例存在
提供对该实例的全局访问点
控制共享资源的访问

主要特点

私有构造函数：防止外部通过new来创建实例
静态实例成员：保存唯一的实例
静态访问方法：提供全局访问点（通常命名为getInstance()）
线程安全：需要考虑多线程环境下的安全性

代码示例

下面是一个完整的单例模式示例，包含详细注释和多种实现方式：

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <atomic>// 版本1：基础单例（非线程安全）
class SingletonV1 {
private:static SingletonV1* instance; // 静态实例指针// 私有构造函数，防止外部实例化SingletonV1() {std::cout << "SingletonV1 实例创建" << std::endl;}// 防止拷贝和赋值SingletonV1(const SingletonV1&) = delete;SingletonV1& operator=(const SingletonV1&) = delete;public:// 获取单例实例的静态方法static SingletonV1* getInstance() {if (instance == nullptr) {instance = new SingletonV1();}return instance;}void doSomething() {std::cout << "SingletonV1 正在执行操作" << std::endl;}// 用于测试的析构函数~SingletonV1() {std::cout << "SingletonV1 实例销毁" << std::endl;}
};// 初始化静态成员
SingletonV1* SingletonV1::instance = nullptr;// 版本2：线程安全的单例（使用锁）
class SingletonV2 {
private:static SingletonV2* instance;static std::mutex mtx; // 互斥锁SingletonV2() {std::cout << "SingletonV2 实例创建" << std::endl;}SingletonV2(const SingletonV2&) = delete;SingletonV2& operator=(const SingletonV2&) = delete;public:// 线程安全的获取实例方法static SingletonV2* getInstance() {std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 加锁if (instance == nullptr) {instance = new SingletonV2();}return instance;}void doSomething() {std::cout << "SingletonV2 正在执行操作" << std::endl;}~SingletonV2() {std::cout << "SingletonV2 实例销毁" << std::endl;}
};// 初始化静态成员
SingletonV2* SingletonV2::instance = nullptr;
std::mutex SingletonV2::mtx;// 版本3：更高效的线程安全单例（双重检查锁定）
class SingletonV3 {
private:static SingletonV3* instance;static std::mutex mtx;SingletonV3() {std::cout << "SingletonV3 实例创建" << std::endl;}SingletonV3(const SingletonV3&) = delete;SingletonV3& operator=(const SingletonV3&) = delete;public:// 双重检查锁定模式static SingletonV3* getInstance() {if (instance == nullptr) { // 第一次检查std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 加锁if (instance == nullptr) { // 第二次检查instance = new SingletonV3();}}return instance;}void doSomething() {std::cout << "SingletonV3 正在执行操作" << std::endl;}~SingletonV3() {std::cout << "SingletonV3 实例销毁" << std::endl;}
};// 初始化静态成员
SingletonV3* SingletonV3::instance = nullptr;
std::mutex SingletonV3::mtx;// 版本4：C++11最推荐的实现（Meyer's Singleton）
class SingletonV4 {
private:SingletonV4() {std::cout << "SingletonV4 实例创建" << std::endl;}SingletonV4(const SingletonV4&) = delete;SingletonV4& operator=(const SingletonV4&) = delete;public:// C++11保证局部静态变量的初始化是线程安全的static SingletonV4& getInstance() {static SingletonV4 instance; // 线程安全的初始化return instance;}void doSomething() {std::cout << "SingletonV4 正在执行操作" << std::endl;}~SingletonV4() {std::cout << "SingletonV4 实例销毁" << std::endl;}
};// 版本5：使用atomic的现代C++实现
class SingletonV5 {
private:static std::atomic<SingletonV5*> instance;static std::mutex mtx;SingletonV5() {std::cout << "SingletonV5 实例创建" << std::endl;}SingletonV5(const SingletonV5&) = delete;SingletonV5& operator=(const SingletonV5&) = delete;public:// 使用atomic的现代实现static SingletonV5* getInstance() {SingletonV5* tmp = instance.load(std::memory_order_acquire);if (tmp == nullptr) {std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);tmp = instance.load(std::memory_order_relaxed);if (tmp == nullptr) {tmp = new SingletonV5();instance.store(tmp, std::memory_order_release);}}return tmp;}void doSomething() {std::cout << "SingletonV5 正在执行操作" << std::endl;}~SingletonV5() {std::cout << "SingletonV5 实例销毁" << std::endl;}
};// 初始化静态成员
std::atomic<SingletonV5*> SingletonV5::instance{nullptr};
std::mutex SingletonV5::mtx;int main() {std::cout << "=== 单例模式演示 ===" << std::endl;// 测试基础单例std::cout << "\n测试 SingletonV1 (基础单例):" << std::endl;SingletonV1::getInstance()->doSomething();SingletonV1::getInstance()->doSomething();// 测试线程安全单例std::cout << "\n测试 SingletonV2 (线程安全-锁):" << std::endl;SingletonV2::getInstance()->doSomething();SingletonV2::getInstance()->doSomething();// 测试双重检查锁定单例std::cout << "\n测试 SingletonV3 (双重检查锁定):" << std::endl;SingletonV3::getInstance()->doSomething();SingletonV3::getInstance()->doSomething();// 测试Meyer's单例std::cout << "\n测试 SingletonV4 (Meyer's Singleton):" << std::endl;SingletonV4::getInstance().doSomething();SingletonV4::getInstance().doSomething();// 测试atomic单例std::cout << "\n测试 SingletonV5 (atomic实现):" << std::endl;SingletonV5::getInstance()->doSomething();SingletonV5::getInstance()->doSomething();return 0;
}