在软件开发中，单例模式是一种常见的设计模式。单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取这个实例。这种模式在很多场景下都非常有用，比如配置管理、日志记录等，因为在这些场景中，我们通常只需要一个全局的实例来处理相关事务。
单例模式的实现思路
单例模式的实现主要有以下几个关键点：
- 私有化构造函数：防止外部代码直接创建类的实例。
- 静态成员变量：用于存储类的唯一实例。
- 静态成员函数：提供一个全局访问点，用于获取类的唯一实例。
为了确保线程安全，在多线程环境下，我们还需要对实例的创建过程进行同步处理。
代码实现
下面是一个使用 C++ 实现的单例模式代码示例：
cpp
#ifndef __SINGLETON_H
#define __SINGLETON_H
#include "sync.h"
template<class T>
class CSingleton
{
public:
static T* Instance()
{
if (NULL == m_pInstance)
{
MutexObject lock(&mutex);
if (NULL == m_pInstance)
{
T* ptmp = new T();
m_pInstance = ptmp;
}
}
return m_pInstance;
}
static void Destory()
{
if (m_pInstance)
{
delete m_pInstance;
m_pInstance = NULL;
}
}
protected:
//防止实例
CSingleton() {}
//防止拷贝构造一个实例
CSingleton(const CSingleton&) {}
//防止赋值出另一个实例
CSingleton& operator=(const CSingleton&){}
virtual ~CSingleton()
{
}
private:
static T* m_pInstance;
static Mutex mutex;
};
template<class T> T* CSingleton<T>::m_pInstance = NULL;
template<class T> Mutex CSingleton<T>::mutex;
#endif代码解释
- 模板类
CSingleton：这是一个模板类，允许我们将任意类型T转换为单例模式。 Instance()方法：这是获取单例实例的静态方法。它采用了双重检查锁定（Double-Checked Locking）机制，先检查实例是否已经创建，如果没有创建，则加锁再次检查，确保在多线程环境下只有一个实例被创建。Destory()方法：这是销毁单例实例的静态方法，用于释放实例占用的内存。- 构造函数和拷贝构造函数 ：构造函数和拷贝构造函数被声明为
protected，防止外部代码直接创建或拷贝实例。 - 赋值运算符 ：赋值运算符被声明为
protected，防止通过赋值操作创建新的实例。 - 静态成员变量 ：
m_pInstance用于存储单例实例，mutex用于线程同步。
总结
通过上述代码，我们实现了一个线程安全的单例模式。双重检查锁定机制确保了在多线程环境下只有一个实例被创建，同时避免了每次调用 Instance() 方法时都加锁的开销。这种实现方式既保证了线程安全，又提高了性能。