單例模式

單例模式是一種對象創(chuàng)建模式，使用單例模式，可以保證為一個類生成唯一的實例對象。也就是說在這個程序空間該類只有一個實例對象。

GoF對單例的定義：保證一個類、只有一個實例存在，同時提供對該實例加以訪問的全局訪問方法。

單例模式UML圖

單例模式的目的就是保證一個類只有一個實例，并提供一個訪問它的全局訪問點。

使用單例模式的原因

在應用系統(tǒng)開發(fā)中，我們常常有以下需求：

• 多個線程公用一個socket資源，或者操作同一個對象
• 在整個程序空間需要使用全局變量，共享資源
• 大規(guī)模系統(tǒng)中，為了性能考慮，需要節(jié)省對象創(chuàng)建的時間等

實現(xiàn)步驟：

構造函數(shù)私有化

提供一個全局的靜態(tài)方法(全局訪問點)

在類中定義一個靜態(tài)指針，指向本類的變量的靜態(tài)變量指針

構造函數(shù)私有化的作用：構造函數(shù)私有化之后，則構造該類的對象，必須在類內部完成。

懶漢式單例模式

叫懶漢式的原因，是因為只有再用的時候才會創(chuàng)建類中的全局指針。

代碼實現(xiàn)如下：

#include <iostream>using namespace std;class Singleton { private:Singleton(){cout << "sluggard singleton construct start." << endl;}public:static Singleton *getInstance(void){if(NULL == m_psl) // 懶漢式，每次獲取實例都要判斷，在多線程中會存在問題{m_psl = new Singleton;}return m_psl;}static void FreeInstance(){if(NULL != m_psl){delete m_psl;m_psl = NULL;}} private:static Singleton *m_psl; };// 靜態(tài)變量初始化的方法，要放到類的外面 Singleton *Singleton::m_psl = NULL;// 懶漢式，只有在使用的時候才會去創(chuàng)建 // 存在的問題，多個線程同時首次調用時，可能會出現(xiàn)創(chuàng)建多次的問題(導致內存泄漏)int main(int argc, char const *argv[]) {// 使用功能去全局獲取接口獲取資源Singleton *p1 = Singleton::getInstance(); Singleton *p2 = Singleton::getInstance();if(p1 == p2){cout << "p1 equal p2" << endl;}else{cout << "p1 not equal p2" << endl;}// 手動釋放單例模式創(chuàng)建的唯一一個對象Singleton::FreeInstance();cout << "singleton." << endl;return 0; }

編譯之后輸出結果：

sluggard singleton construct start. p1 equal p2 singleton.

餓漢式

餓漢式，與懶漢式唯一的差別就是創(chuàng)建方式上，懶漢式是在首次調用的時候才創(chuàng)建，餓漢式是不管是否調用，在靜態(tài)指針初始化的時候就創(chuàng)建指針指向的對象。

#include <iostream>using namespace std;class Singleton { private:Singleton(){cout << "sluggard singleton construct start." << endl;}public:static Singleton *getInstance(void){return m_psl;}static void FreeInstance(){if(NULL != m_psl){delete m_psl;m_psl = NULL;}} private:static Singleton *m_psl; };// 靜態(tài)變量初始化的方法，要放到類的外面 // 餓漢式是在初始化指變量的時候就對其進行創(chuàng)建，不管是否被調用 Singleton *Singleton::m_psl = new Singleton;int main(int argc, char const *argv[]) {// 使用功能去全局獲取接口獲取資源Singleton *p1 = Singleton::getInstance(); Singleton *p2 = Singleton::getInstance();if(p1 == p2){cout << "p1 equal p2" << endl;}else{cout << "p1 not equal p2" << endl;}// 手動釋放單例模式創(chuàng)建的唯一一個對象Singleton::FreeInstance();cout << "singleton." << endl;return 0; }

餓漢式執(zhí)行之后輸出結果：

sluggard singleton construct start. p1 equal p2 hungry singleton.

兩者分析：

懶漢式因為使用的時候才會創(chuàng)建內存，所以當多個線程同時使用的時候可能會出現(xiàn)多次創(chuàng)建的問題，餓漢式不存在這個問題。

懶漢式雖然有有點，但是每次調用GetInstance()靜態(tài)方法都必須判斷靜態(tài)指針是否為NULL使程序相對開銷增大，多喜愛能成中會導致多個實例產生，從而導致運行代碼不正確以及內存泄漏，也有可能是多次釋放資源。

這是因為C++中構造函數(shù)并不是線程安全的，C++中的構造函數(shù)簡單分為兩步

內存分配

初始化成員變量

由于多線程的關系，可能內存放分配好，還沒有給成員賦值，就發(fā)生了線程切換，導致下個線程中又申請了一遍內存。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的23种设计模式C++源码与UML实现--单例模式中的饿汉模式和懒汉模式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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