C++设计模式之单例模式

单例模式

最简单也是被问到最多的设计模式之一，保证一个类只创建一个实例，同时提供全局访问的方法。

懒汉模式

在使用这个实例对象时才去创建，创建对象时加锁保证有且仅有一个（有线程安全问题）

实现方式

静态局部变量
互斥锁
使用C++11新特性call_once

经典的线程安全例子

class single{
private:
    //私有静态指针变量指向唯一实例
    static single *p;

    //静态锁，是由于静态函数只能访问静态成员
    static pthread_mutex_t lock;

    //私有化构造函数
    single(){
        pthread_mutex_init(&lock, NULL);
    }
    ~single(){}

public:
    //公有静态方法获取实例
    static single* getinstance();

};

pthread_mutex_t single::lock;

single* single::p = NULL;
single* single::getinstance(){
    if (NULL == p){
        pthread_mutex_lock(&lock);
        if (NULL == p){
            p = new single;
        }
        pthread_mutex_unlock(&lock);
    }
    return p;
}

为什么要用双检测，只检测一次不行吗？

如果只检测一次，在每次调用获取实例的方法时，都需要加锁，这将严重影响程序性能。双层检测可以有效避免这种情况，仅在第一次创建单例的时候加锁，其他时候都不再符合NULL == p的情况，直接返回已创建好的实例。

局部静态变量之线程安全懒汉模式

class single{
private:
    single(){}
    ~single(){}

public:
    static single* getinstance();

};

single* single::getinstance(){
    static single obj;
    return &obj;
}

这种方法不加锁会不会造成线程安全问题？

C++0X以后，要求编译器保证内部静态变量的线程安全性。

饿汉模式

不管是否使用这个实例对象，只要类被创建出来，实例对象就被创建（无线程安全问题）

饿汉模式不需要用锁，就可以实现线程安全。原因在于，在程序运行时就定义了对象，并对其初始化。之后，不管哪个线程调用成员函数getinstance()，都只不过是返回一个对象的指针而已。所以是线程安全的，不需要在获取实例的成员函数中加锁。

c++ 复制代码

class single{
private:
    static single* p;
    single(){}
    ~single(){}

public:
    static single* getinstance();

};
single* single::p = new single();
single* single::getinstance(){
    return p;
}

//测试方法
int main(){

    single *p1 = single::getinstance();
    single *p2 = single::getinstance();

    if (p1 == p2)
        cout << "same" << endl;

    system("pause");
    return 0;
}

饿汉模式存在隐藏的问题，在于非静态对象（函数外的static对象）在不同编译单元中的初始化顺序是未定义 的。如果在初始化完成之前调用 getInstance() 方法会返回一个未定义的实例。