设计模式 | 单例模式 | 懒汉&饿汉

什么是单例模式呢？就是只允许有一个实例对象

所以单例模式会有以下特征：

必须是通过静态成员函数去创建那唯一的实例对象，而且这个实例也必须是静态的

还有构造函数必须私有，拷贝构造、赋值重载全部禁用

由单例模式都有哪些场景？

线程池、资源分配、日志记录

数据库连接池：在多线程环境中，数据库连接的创建和销毁是开销较大的操作，使用单例模式可以确保整个应用程序只有一个数据库连接池实例，避免了资源的浪费。

日志记录器：在应用程序中，通常只需要一个日志记录器来记录系统的运行状态和错误信息，使用单例模式可以确保所有组件共享同一个日志记录器，避免了多个实例产生的混乱。

配置管理器：应用程序的配置信息通常是全局共享的，使用单例模式可以确保整个应用程序只有一个配置管理器实例，方便统一管理和修改配置信息。

线程池：在多线程环境中，线程池可以提高任务处理的效率，使用单例模式可以确保整个应用程序只有一个线程池实例，方便任务的提交和管理。

缓存管理器：缓存是提高应用程序性能的重要手段之一，使用单例模式可以确保整个应用程序只有一个缓存管理器实例，避免了多个缓存管理器实例之间的数据不一致。

然后又有饿汉模式跟懒汉模式

什么是饿汉模式

在程序启动时即创建单例对象，并且在整个生命周期中保持不变。

在类加载时就创建单例对象，并在程序运行期间一直存在，无论是否需要使用该对象。

线程安全，因为对象在类加载时就已经创建，不会出现多线程竞争的情况。

实现简单，适用于单例对象较小且在应用程序中经常被使用的情况。

cpp 复制代码

#include <iostream>

class Singleton {
public:
    // 获取单例实例的静态方法						#3 获取类的唯一实例对象的接口方法
    static Singleton& getInstance() {
        // 使用静态局部变量保证线程安全的懒汉模式	#2定义唯一的类的实例对象
        static Singleton instance;
        return instance;
    }

    // 将拷贝构造函数删除，防止通过拷贝构造函数创建实例
    Singleton(const Singleton&) = delete;

    // 将赋值操作符删除，防止通过赋值操作符创建实例
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

    // 提供一些公共方法
    void doSomething() {
        std::cout << "Singleton is doing something." << std::endl;
    }

private:
    // 将构造函数私有化，防止外部直接创建实例		#1 构造函数私有化
    Singleton() {
        // 可以在构造函数中进行一些初始化操作
    }

    // 将析构函数私有化，防止外部删除实例
    ~Singleton() {
        // 可以在析构函数中进行一些清理工作
    }
};

int main() {

    // 不能通过构造函数自己创建对象，只能通过类的静态方法来获取这个类的唯一对象
    // 通过禁用拷贝构造、赋值重载 都要禁用 
    // 获取单例实例
    Singleton& instance1 = Singleton::getInstance();
    Singleton& instance2 = Singleton::getInstance();
    Singleton& instance3 = Singleton::getInstance();

    // 调用单例实例的方法
    instance1.doSomething();

    return 0;
}

懒汉模式

在需要时才创建单例对象，而不是在程序启动时就创建。

第一次调用 getInstance() 方法时才会创建单例对象，延迟了单例对象的实例化。

线程不安全，如果多个线程同时调用 getInstance() 方法，并且单例对象尚未创建，则可能导致创建多个实例的情况。

需要使用双重检查锁定（Double-Checked Locking）或者使用静态内部类来保证线程安全。

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <mutex>

//		volate 关键字 当某一个线程给 instace 赋值 其他线程就能立马知道instace 被赋值
//		线程  已经不对 共享变量  instace  缓存
class Singleton{
    public:
        // 是否是可重入函数呢？  		临界区代码段  保证操作的原子性  锁 + 双重判断
        static Singleton* getInstance(){
            
            if(instance == nullptr){			// 1重

                std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);

                if(instance == nullptr){		// 2重
                    
                    instance = new Singleton();
                }
                
            }
            return instance;
        }
    private:
        static Singleton* volate instance;		// #2 定义一个唯一的类的实例对象
        // #1 构造函数私有化
        Singleton(){}
        Singleton(const Singleton&) = delete;
        Singleton& operator = (const Singleton&) = delete;
        // 静态成员变量用于保证线程安全
        static std::mutex mutex_;
};
Singleton*volate  Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mutex_;

int main(){
    Singleton* p1 = Singleton::getInstance();		// instance 为nullptr 创建 实例对象
    Singleton* p2 = Singleton::getInstance();		// instance 不为空  直接返回 实例
}