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懒汉式(Lazy Initialization)和饿汉式(Eager Initialization)是单例模式(Singleton Pattern)中的两种实现方式。单例模式是一种设计模式,它确保一个类只有一个实例,并且提供全局访问点。懒汉式和饿汉式的区别主要在于实例化单例对象的时机。
1. 懒汉式(Lazy Initialization)
懒汉式是在需要的时候才创建单例对象,延迟初始化。这意味着当第一次调用获取实例的方法时,才会创建对象。这样可以避免程序启动时就消耗资源。如果这个单例对象在整个程序运行期间没有被使用,那么它就不会被创建。
特点:
- 优点:节省资源,延迟初始化,只有在真正需要时才创建实例。
- 缺点:在多线程环境下,如果没有做好同步处理,可能会导致多个实例被创建,违背单例模式的初衷。
代码示例(线程不安全):
class Singleton {
private:
static Singleton* instance; // 静态指针,用于存储单例实例
// 私有构造函数,防止外部实例化
Singleton() {}
public:
// 静态方法,返回单例实例
static Singleton* getInstance() {
if (instance == nullptr) {
instance = new Singleton(); // 在需要时创建实例
}
return instance;
}
};
// 初始化静态指针
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
代码示例(线程安全):
#include <mutex>
class Singleton {
private:
static Singleton* instance;
static std::mutex mtx; // 用于线程同步的互斥锁
Singleton() {}
public:
static Singleton* getInstance() {
if (instance == nullptr) { // 第一次检查
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 加锁
if (instance == nullptr) { // 第二次检查
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}
};
// 初始化静态变量
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mtx;
2. 饿汉式(Eager Initialization)
饿汉式是在类加载的时候就创建单例对象,不管是否需要。这意味着在程序启动时就会占用内存和资源,即使该对象可能从未被使用过。
特点:
- 优点:实现简单,线程安全,因为单例对象在类加载时就已经创建好了,不会有线程竞争问题。
- 缺点:即使这个单例实例永远不会被使用,它也会占用系统资源。
代码示例:
class Singleton {
private:
static Singleton* instance; // 静态指针,用于存储单例实例
Singleton() {} // 私有构造函数
public:
static Singleton* getInstance() {
return instance; // 类加载时实例已经创建
}
};
// 初始化静态实例,在类加载时即创建
Singleton* Singleton::instance = new Singleton();
总结
- 懒汉式:单例实例在需要时才会被创建,适合对象创建开销较大的场景,但需要注意线程安全问题。
- 饿汉式:单例实例在类加载时就创建,适合对象创建开销小,且需要频繁使用的场景,线程安全,但可能会浪费资源。