单例模式
- 引言
- 正文
-
- [1. 饿汉式单例](#1. 饿汉式单例)
- [2. 带双重检查锁定机制的懒汉式单例](#2. 带双重检查锁定机制的懒汉式单例)
- [3. IoDH技术的单例](#3. IoDH技术的单例)
- 结论
引言
在软件开发中，单例模式是一种很常用的设计模式。它确保类只有一个实例，并提供全局访问点，以便在整个应用程序中共享这个实例。比如我们的日志系统、数据库连接池、线程池等等都会用到。
本文将讨论三种常见的单例模式实现方式，分别是饿汉式单例、带双重检查锁定机制的懒汉式单例以及IoDH技术的单例。通过这三种实现方式，可以更好地理解单例模式的概念和使用。
正文
1. 饿汉式单例
饿汉式单例是指在程序初始化阶段就创建出唯一的实例。它的特点是类在加载时就创建对象，所以不存在线程安全问题。以下是一个使用C++实现的饿汉式单例的示例代码
cpp
class Singleton {
private:
static Singleton* instance;
// 私有构造函数，防止外部实例化
Singleton() {}
public:
static Singleton* getInstance() {
return instance;
}
};
// 在类外初始化静态成员变量
Singleton* Singleton::instance = new Singleton();2. 带双重检查锁定机制的懒汉式单例
懒汉式单例是指在需要使用实例时才进行创建。它的特点是在多线程环境下，需要进行双重检查锁定，以确保只有一个实例被创建。以下是一个使用C++实现的带双重检查锁定机制的懒汉式单例的示例代码
cpp
#include <mutex>
class Singleton {
private:
static Singleton* instance;
static std::mutex mtx;
// 私有构造函数，防止外部实例化
Singleton() {}
public:
static Singleton* getInstance() {
if (instance == nullptr) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
if (instance == nullptr) {
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}
};
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mtx;3. IoDH技术的单例
IoDH（Initialization-on-Demand Holder）技术是一种结合了饿汉式和懒汉式单例的实现方式。它是利用了静态局部变量的特性，在需要时才创建实例，并且在多线程环境下也能确保线程安全。以下是一个使用C++实现的IoDH技术的单例的示例代码
cpp
class Singleton {
private:
Singleton() {}
public:
static Singleton* getInstance() {
static Singleton instance;
return &instance;
}
};结论
优点
饿汉式单例
天然支持多线程。
带双重检查锁定机制的懒汉式单例
延迟创建，系统初始化时负荷小。
IoDH技术的单例
支持多线程，同时支持延迟创建。
缺点
饿汉式单例
①初始化负荷大。②资源浪费，可能场景为系统在启动很长时间内不适用该单例的实例对象，或者甚至在声明周期内不适用。③对于c++这种没有垃圾回收机制的语言还好，对于golang或者java这种有垃圾回收的语言，可能会存在单例一开始被创建好了，中途因为长时间不用，又被回收了，用的时候又会再次创建，导致反复的开销。
带双重检查锁定机制的懒汉式单例
每次获取单例对象都需要加锁，影响系统性能。比如系统系统打日志，每次都需要去获取获取锁，多线程之间就会有严重的竞争，导致性能下降。
IoDH技术的单例
无缺点，暂时是完美的。