前言：

本文將探討單例類設計模式，單例類的懶漢模式/餓漢模式，單例類的多線程安全性，最后將利用C++模板減少單例類代碼量。

本文假設有一個Manager管理類，并以此為探究單例類的設計模式。

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懶漢模式

懶漢模式：顧名思義，是一種典型的拖延（lazy）策略。當?shù)谝淮我脝卫惖臅r候，再產(chǎn)生實例。

類聲明：

class Manager{ public: ~Manager(); //提供單例對象訪問 static Manager* getInstance(); //刪除單例對象 static void deleteInstance(); void dosomething();
protected: //構造函數(shù)聲明為 保護方法 Manager(); //單例對象指針 static Manager* s_Manager; }; //單例對象指針初始化為nullptr，防止指向了未定義的數(shù)據(jù) Manager* Manager::s_Manager = nullptr;//提供單例類對象訪問 Manager* Manager::getInstance(){ //當沒有存在實例時（一般是指準備第一次用）時，才生成新實例 if(!s_Manager)s_Manager = new CacheManger(); return s_Manager; }//刪除單例類 void Manager::deleteInstance(){ if(s_Manager){deleted s_Manager;s_Manager = nullptr;//別忘了賦予空指針，否則指向未定義數(shù)據(jù) } }void Manager::dosomething(){ //dosometing }

這樣我們就能在平時的程序用

Manager::getInstance()->dosomething();

來運用單例類來做某些操作了。

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懶漢模式with線程安全

但是上面的例子，并不能保證線程安全。

假如沒有實例時，然后某兩個線程都幾乎同時使用getInstance()，那么很可能會產(chǎn)生2份實例，其中一份還會變成泄露的內存。

為了解決線程安全問題，自然想到用鎖：（本文使用了C++11 <mutex>的std::mutex作為互斥鎖，在類額外增加了一個靜態(tài)變量std::mutext s_mtx;）

//提供單例類對象訪問 Manager* Manager::getInstance() {if (!s_Manager) {//上鎖std::lock_guard<std::mutex> lock(s_mtx);//當沒有存在實例時（一般是指準備第一次用）時，才生成新實例if (!s_Manager){s_Manager = new Manager();}//解鎖 }return s_Manager; }//刪除單例類 void Manager::deleteInstance() {if (s_Manager) {//上鎖std::lock_guard<std::mutex> lock(s_mtx);if (s_Manager) {delete s_Manager;//別忘了賦予空指針，否則指向未定義的數(shù)據(jù)s_Manager = nullptr;}//解鎖 } }

為什么不是（上鎖，檢查，操作，解鎖）或者（檢查，上鎖，操作，解鎖），而是使用了雙重檢查（檢查，上鎖，檢查，操作，解鎖）？

上鎖的成本遠遠比檢查空指針要高，且當需要產(chǎn)生實例時才需要鎖操作。而實際上大量多次使用getInstance時（因為已經(jīng)產(chǎn)生了實例）并不需要上鎖，若先上鎖，則會嚴重造成性能阻塞。

僅僅是檢查后再上鎖，則根本沒有做到任何線程安全。

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餓漢模式

餓漢模式與懶漢模式相反，是程序一開始就生成唯一實例。這樣就不用檢查是否存在實例，而且也無需考慮產(chǎn)生實例時的線程安全。

class Manager { public:~Manager();//提供單例對象訪問static Manager& getInstance();void dosomething(); protected://構造函數(shù)聲明為 保護方法 Manager();//單例對象指針static Manager s_Manager; };//提供單例類對象訪問 Manager& Manager::getInstance(){return s_Manager; }

使用方法：

Manager::getInstance().dosomething();

?可以看到代碼比懶漢模式簡單多了。

在大量使用檢查空指針造成的性能瓶頸而內存始終充足時，可以考慮使用餓漢模式

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Meyers Singleton(目前最推薦的C++單例寫法)

class Singleton { public:static Singleton& Instance() {static Singleton theSingleton;return theSingleton;} private:Singleton();Singleton(Singleton const&);Singleton& operator=(Singleton const&); ~Singleton(); };

這段代碼很簡單，雖然看上去和懶漢模式類似，只是static變量的位置從類移動到了實例獲取函數(shù)內。

但是實際上由于C++的機制，當?shù)谝淮握{用該函數(shù)時，實例才會被構建出來。

這樣既可以得到餓漢模式的線程安全，又可以有懶漢模式的按需分配的功能。

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應用場景注意

?單例類設計模式算是比較經(jīng)典的一個模式，但是需要注意，它并不是想象中那么美好。

它是一種換皮的全局變量。

它促進了耦合。

它可能對并發(fā)不友好（取決于你使用的單例寫法）。

一些替代方案：

當你僅需要全局可見的方法時，應該用類靜態(tài)方法而不是一個類實例。

盡可能為實例提供其它便捷的訪問方式（傳參/基類獲取/服務定位器獲取等），而不是通過提供全局可見的訪問方式。

如果你只是需要類保證只有唯一對象而不需要全局性，那么應對外封閉獲取實例接口（其實就是不可全局獲取實例的）。

所以要注意單例類設計模式不應被泛用，通過上面的替代方案多多少少也就減少了很多不必要的單例設計。

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游戲設計模式系列-其他文章：

https://www.cnblogs.com/KillerAery/category/1307176.html

轉載于:https://www.cnblogs.com/KillerAery/p/9097529.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的游戏设计模式——C++单例类的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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