c++ 单例模式简介和应用场景

1. 单例模式定义

设计一个类，我们只能生产该类的一个实例，并提供一个访问它的全局访问点

2.单例模式存在的意义

更新一下自己对于设计模式的理解。每个设计模式看似很简单，实则想要在一个完整的系统中应用还是非常非常难的。

1. 一个class只有一个对象，减少了内存开支 ，对于频繁使用的对象，可以省略创建对象所花费的时间，这对于那些重量级对象而言，是非常可观的一笔系统开销
2. 避免对资源多重占用，由于 new 操作的次数减少，因而对系统内存的使用频率也会降低，这将减轻 GC 压力，缩短 GC 停顿时间；

3.适用于单例模式的场景

1. 频繁创建及销毁的对象，例如工具类
2. 不变的对象
3. 重量级对象，例如JDBC连接，httpClient等
4. 线程池，缓存
5. 打印机，日志对象，

4.单例模式的使用

4.1饿汉模式(线程安全)

/**
  * 恶汉式
  * 优点：类加载时就完成了实例化，避免了线程同步问题。
  * 缺点：static一直强引用这对象，直至类被销毁对象才会被销毁。可能造成内存浪费
  */
public class Singleton {
	//在静态初始化器中创建单例实例，这段代码保证了线程安全
    private static Singleton INSTANCE = new Singleton();
//Singleton类只有一个构造方法并且是被private修饰的，所以用户无法通过new方法创建该对象实例
    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

饿了肯定要饥不择食。所以在单例类定义的时候就进行实例化，这里使用的了static 所以代码在编译的时候这个类时就马上创建此唯一的单例实例，不管你用不用，先创建了再说，如果一直没有被使用，便浪费了空间，典型的空间换时间，每次调用的时候，就不需要再判断，节省了运行时间。
由于要进行线程同步，所以在访问量比较大，或者可能访问的线程比较多时，采用饿汉实现，可以实现更好的性能。这是以空间换时间

4.2懒汉模式(线程安全)

1.加锁实现线程安全的懒汉模式

class Singleton 
{ 
  public: 
    static pthread_mutex_t mutex; 
    static Singleton* getInstance(); 
  protected: 
    Singleton() 
    { 
      pthread_mutex_init(&mutex); 
    } 
  private: 
    static Singleton* p; 
}; 

pthread_mutex_t Singleton::mutex; 
Singleton* Singleton::p = NULL; 
Singleton* Singleton::getInstance() 
{ 
  if (NULL == p) 
  { 
    pthread_mutex_lock(&mutex); 
    if (NULL == p) 
      p = new Singleton(); 
    pthread_mutex_unlock(&mutex); 
  } 
  return p; 
}

2.内部静态变量实现懒汉模式

class Singleton 
{ 
  public: 
  static pthread_mutex_t mutex; 
  static Singleton* getInstance(); 
  protected: 
    Singleton() 
    { 
      pthread_mutex_init(&mutex); 
    } 
}; 

pthread_mutex_t Singleton::mutex; 
Singleton* Singleton::getInstance() 
{ 
  pthread_mutex_lock(&mutex); 
  static singleton ss; 
  pthread_mutex_unlock(&mutex); 
  return &ss; 
}

懒汉：故名思义，不到万不得已就不会去实例化类，也就是说在第一次用到类实例的时候才会去实例化，所以上边的经典方法被归为懒汉实现；
在访问量较小时，采用懒汉实现。这是以时间换空间。

参考文档]

1 https://www.cnblogs.com/developing/articles/10891234.html
2 https://blog.youkuaiyun.com/qq_34337272/article/details/80455972