C++设计模式-单例

一.概念

属于创建型模式 ，用于创建只能产生一个实例对象（即类对象)的类 ，同时提供能够访问该类对象的方法，一般通过getInstance()，即类的静态成员函数。

二.分类

包含两种模式，分别为：饿汉模式和懒汉模式。

1.饿汉模式

提前创建类对象，并保存在静态成员变量。该模式中类对象即使未使用，也会提前创建，该模式较简单，但是可能会造成资源浪费。

2.懒汉模式

首次调用geInstance()静态成员函数 时，才会创建单例对象（即类对象） 。

懒汉模式可以避免资源浪费，但是要防止多线程 同时调用getInstance()静态成员函数，造成创建多个单例对象。可通过加锁的方式，防止多线程下资源冲突。

三.代码实现

1.饿汉模式

cpp 复制代码

//Singleton.h
//单例模式-饿汉模式
#ifndef SINGLETON_H
#define SINGLETON_H

class Singleton {
private:
    Singleton();
    ~Singleton();

    static Singleton* m_instance;

public:
    static Singleton* getInstance();
};
#endif

cpp 复制代码

//Singleton.cpp
#include "Singleton.h"
//类加载时 创建单例对象
Singleton* Singleton::m_instance = new Singleton();
Singleton::Singleton() {}
Singleton::~Singleton() {}

Singleton* Singleton::getInstance()
{
    return m_instance;
}

2.懒汉模式

cpp 复制代码

//SingletonLH.h
// 单例模式-懒汉模式
#ifndef SINGLETONLH_H
#define SINGLETONLH_H

class SingletonLH {
private:
    SingletonLH();
    ~SingletonLH();
    static SingletonLH* m_instance;
public:
    static SingletonLH* getInstance();
};
#endif

cpp 复制代码

//SingletonLH.cpp
#include "SingletonLH.h"

SingletonLH *SingletonLH::m_instance = nullptr;

SingletonLH::SingletonLH() {}
SingletonLH::~SingletonLH() {}

//懒汉式：首次调用时创建单例对象 避免资源浪费
SingletonLH *SingletonLH::getInstance()
{
    if(m_instance == nullptr)
    {
        m_instance = new SingletonLH();
    }
    return m_instance;
}

3.懒汉模式-多线程加锁

cpp 复制代码

//SingletonLock.h
// 懒汉模式-多线程加锁
#ifndef SINGLETONLOCK_H
#define SINGLETONLOCK_H
#include <mutex>

class SingletonLock {
private:
    SingletonLock();
    ~SingletonLock();
    static SingletonLock *m_instance;
    //互斥锁
    static std::mutex m_mutex;
public:
    static SingletonLock *getInstance();
};
#endif

cpp 复制代码

//SingletonLock.cpp
#include "SingletonLock.h"

SingletonLock *SingletonLock::m_instance = nullptr;
std::mutex SingletonLock::m_mutex;

SingletonLock::SingletonLock() {}
SingletonLock::~SingletonLock() {}

SingletonLock *SingletonLock::getInstance()
{
    //确保多线程操作时，只有一个线程执行创建实例
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);//构造时自动加锁  析构时自动解锁
    if(m_instance == nullptr)
    {
        m_instance = new SingletonLock();
    }
    return  m_instance;
}

4.main.cpp

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include "Singleton.h"
#include "SingletonLH.h"
#include "SingletonLock.h"
using namespace std;
int main() 
{
    cout << "饿汉模式：" << Singleton::getInstance() << endl;
    cout << "懒汉模式：" << SingletonLH::getInstance() << endl;
    cout << "懒汉-多线程模式：" << SingletonLock::getInstance() << endl;
    return 0;
}

5.运行结果

cpp 复制代码

饿汉模式：0x1086750
懒汉模式：0x662ca0
懒汉-多线程模式：0x662ce0