12 设计模式 单例模式(Singleton)

Singleton单例模式

动机(Motivation)

• 在软件系统中，经常有这样一些特殊的类，必须保证它们在系统中只存在一个实例，才能确保它们的逻辑正确性、以及良好的效率。
• 如何绕过常规的构造器，提供一种机制来保证一个类只有一个实例？
• 这应该是类设计者的责任，而不是使用者的责任

模式定义

• 保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点。

举个例子

其实单例模式重点是对static的应用
static变量是放在全局区(有不同的叫法),可以理解为全局变量，访问权限通过静态成员函数访问。

class Singleton{
private:
    Singleton();
    Singleton(const Singleton& other);
public:
    static Singleton* getInstance();
    static Singleton* m_instance;
};

Singleton* Singleton::m_instance=nullptr;

线程非安全版本，多线程是会有观察到的数据不同步的问题
Singleton* Singleton::getInstance() {
    if (m_instance == nullptr) {
        m_instance = new Singleton();
    }
    return m_instance;
}

线程安全版本，但锁的代价过高
Singleton* Singleton::getInstance() {
    Lock lock;
    if (m_instance == nullptr) {
        m_instance = new Singleton();
    }
    return m_instance;
}

结构(Structure)

通过使用静态成员函数获取或者创建一个静态成员变量。

要点总结

• Singleton模式中的实例构造器可以设置为protected以允许子类派生
• Singleton模式一般不要支持拷贝构造函数和Clone接口，因为这有可能导致多个对象实例，与Singleton模式的初衷违背。
• 如何实现多线程环境下安全的Singleton？注意对双检查锁的正确实现。