单例模式简要学习

绝地灬酷狼 2022-09-25 05:26 128阅读 0赞

单例模式是一种常用的软件设计模式，它的核心只包含一个被称为单例模式的特殊类，通过单模式可以保证系统中的一个类中只有一个实例。

单例模式也叫作单件模式，Singleton还是一种非常有用 设计模式，几乎所有稍微大一些的程序都会使用它，所以构建一个线程安全并且高效的Singleton神重要

1.单例类保证全局只有一个唯一实例对象

2.单例类提供获取这个唯一实例的接口。

第一种实现形式：不考虑线程安全的一个单例类

class Singleton
 {
 public:
 	static Singleton* GetInsatnce()
 	{//双重检测，第一次进入时，
 		if (_sInstace== NULL)
 		{
 			if (_sInstace == NULL)
 			{
 				_sInstace = new Singleton();
 			}
 		}
 		return _sInstace;
 	}
 	static void DelInstance()
 	{
 		if (_sInstace)
 		{
 			delete _sInstace;
 			_sInstace = NULL;
 		}
 	}
 	void Print()
 	{
 		cout << _data << endl;
 	}
 private:
 	Singleton()
 		:_data(10)
 	{}
 
 	Singleton& operator=(const Singleton);
 	static Singleton* _sInstace;
 	int _data;
 };
 Singleton* Singleton::_sInstace = NULL;

第二种实现方式：

方法：利用RAII 和memoryBarrier等技术保证线程安全和资源的有效保证。

#include<mutex>
 #include<Windows.h>//内存栅栏的memoryBarrier的头文件
 class Singleton
 {
 public:
 	struct GC//RAII 资源获得并初始化
 	{//因为是全局变量，所以析构的时候在main之后进行析构。线程安全
 	public:
 		~GC()
 		{
 			cout << "GC::~GC" << endl;
 			DelInstance();
 		}
 	};
 public:
 	static Singleton* GetInstance()
 	{
 		lock_guard<mutex> lck(mtx);
 		if (_sInstance == NULL)
 		{//双重检查，避免每次进入函数时都要加锁，提高效率
 			if (_sInstance == NULL)
 			{
 				Singleton* tmp = new Singleton();//new包含三个步骤，1.申请空间2.调用构造函数
 				//进行初始化，3.将右边的值赋值给左边。
 				//内存栅栏--防止栅栏后面的赋值重排到栅栏之前
 				MemoryBarrier();//防止指令重排，编译器进行优化，防止栅栏后面的赋值重排
 				//到栅栏的前面。
 				_sInstance = tmp;
 			}
 		}
 		return _sInstance;
 	}
 	static void DelInstance()
 	{
 		lock_guard<mutex> lck(mtx);//lock_guard
 		if (_sInstance)
 		{
 			delete _sInstance;
 			_sInstance = NULL;
 		}
 	}
 	void Print()
 	{
 		cout << _a << endl;
 	}
 private:
 	Singleton()
 		:_a(10)
 	{}
 	Singleton(const Singleton&);
 	Singleton& operator=(const Singleton&);
 	static Singleton* _sInstance;
 	static mutex mtx;
 	int _a;
 };
 Singleton* Singleton::_sInstance = NULL;
 mutex Singleton::mtx;
 Singleton::GC gc;

第三中实现方法：饿汉模式

思路：并未进行加锁，但在某些情况下会有错误，若在构造函数中创建线程，因为在main函数之前调用，所以各种程序环境并未准备好，会出现错误。

#include<assert.h>
 class Singleton
 {
 public:
 	//static Singleton* GetInstance()
 	//{
 	//	static Singleton sInstance;
 	//	return &sInstance;
 	//}
 	static Singleton* GetInstance()
 	{
 		assert(_sInstance);//assert断言，如果_sInstance不为空
 		return _sInstance;//返回唯一的_sInstance
 	}
 	void Print()
 	{
 		cout << _a << endl;
 	}
 
 	static void DelInstance()
 	{//删除函数
 		if (_sInstance)
 		{
 			delete _sInstance;
 			_sInstance = NULL;
 		}
 	}
 
 private:
 	//将构造函数，拷贝构造，赋值运算符重载私有化
 	Singleton()
 		:_a(10)
 	{}
 
 	Singleton(const Singleton&);
 	Singleton& operator=(const Singleton&);
 	static Singleton* _sInstance;
 	//私有化数据
 	int _a;
 };
 Singleton* Singleton::_sInstance = new Singleton;//类外进行初始化。
 int main()
 {
 	//Singleton s1;//不能通过构造函数进行构造，构造函数为私有函数
 	Singleton::GetInstance()->Print();
 	system("pause");
 	return 0; 
 }