设计模式-单列模式

达斯维达的大眼睛2025-11-03 20:45

一、什么是单例模式？

单例模式（Singleton Pattern）保证：

类只有一个实例
并提供一个对该实例的全局访问方式

适用场景：

需要全局唯一对象
资源消耗大，不适合频繁创建
如：日志系统、配置管理、数据库连接管理等

二、为什么要使用单例模式？

如果一个类在系统中被多次实例化，可能会带来问题：

使用单例模式，可以：

保证唯一实例，节省资源
全局访问方便
控制初始化与生命周期
避免多对象修改导致的状态不一致

若不使用单例：

可能生成多个实例
资源浪费
状态难同步

三、现实生活类比 🏢

电梯调度系统：

整栋楼只有一个电梯调度中心

所有电梯请求都由它集中管理

类似"全局唯一对象"

它必须单例，否则多个调度中心会互相冲突。

四、代码示例

不使用单例模式

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

class Logger {
public:
    void log(const string& message) 
    {
        cout << "[Log] " << message << endl;
    }
};

int main()
 {
    Logger logger1;
    Logger logger2;

    logger1.log("Hello");
    logger2.log("World");
}

使用单例模式

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <mutex>
using namespace std;

class Logger {
private:
    Logger() {}                    // 构造函数私有
    Logger(const Logger&) = delete; // 禁止拷贝
    Logger& operator=(const Logger&) = delete;

    static Logger* instance;
    static mutex mtx;

public:
    static Logger* getInstance() {
        if (instance == nullptr) {
            lock_guard<mutex> lock(mtx);
            if (instance == nullptr) {
                instance = new Logger();
            }
        }
        return instance;
    }

    void log(const string& msg) {
        cout << "[Log] " << msg << endl;
    }
};

Logger* Logger::instance = nullptr;
mutex Logger::mtx;

int main() {
    Logger* logger = Logger::getInstance();
    logger->log("Singleton Hello");
}