设计模式 -- 单例模式

单例模式

• 单例模式：确保在整个程序运行期间只有一个类的实例存在，并提供全局访问点。常用于只需要创建一次的对象（如：数据库连接、日志记录器或配置管理器）
  优点：全局唯一实例入口，简化其他模块获取该服务的复杂度；只有一个实例，整个应用程序生命周期中实例始终可用，减少重复创建对象，避免资源浪费等
  缺点：全局可见，增加了系统的耦合性；全局唯一，单元测试会变得困难，尤其是当涉及到复杂的业务逻辑时；添加新功能时，需要修改现有代码的单例实现，不符合开闭原则等
• 单例模式实现由两种方式：饿汉式单例模式和懒汉式单例模式
• 两种方式的实例化时机不同，饿汉式单例在程序启动时（或在任何静态初始化发生时）就创建了实例，而懒汉式单例则延迟到实际需要时才创建实例
  

C++ 实现

饿汉式单例模式

• 在main函数之前或动态库加载之前就完成了单例的创建，使用时不需要再创建对象，因此是线程安全的
• 缺点：在程序启动时就已经存在，因此它可能在某些情况下导致不必要的资源使用，特别是创建成本较高且程序在大部分运行时间内都不需要它时。在这些情况下，懒汉式单例模式可能是一个更好的选择
• 注：全局变量的初始化直接放在头文件中通常是不安全的，因为会导致在每个包含该头文件的编译单元中都有这些变量的实例，从而引发重复定义链接错误。通常，建议这些全局变量放在源文件中（.cpp）

#include <iostream>
class Singleton
{
   
public:
	static Singleton& getInstance() {
    return instance; }
	void PrintLog() {
    std::cout << "CHungryMode " << std::endl; };
public:
	// 禁止拷贝、移动和赋值
	Singleton(const  Singleton& mode) = delete;
	Singleton(Singleton&& mode) = delete;
	Singleton& operator=(const  Singleton& mode) = delete;
private:
	Singleton() {
   };
	~Singleton() {
   };
private:
	static  Singleton instance;          //静态成员变量
};
Singleton  Singleton::instance;  // 定义静态成员变量（通常放在源文件中，而不是头文件中）

int main()
{
   
	Singleton::getInstance().PrintLog();
    system("pause");
}

• Singleton 也可以在cpp文件直接定义为全局变量

#include "Singleton.h"
static Singleton instance; 
Singleton& Singleton::getInstance(){
   
	return instance; 
}

void Singleton::PrintLog(){
   
	std::cout << "CHungryMode" << std::endl; 
}

懒汉式单例模式

• 在C++11标准后的版本，可以直接使用静态局部变量、call_once 实现懒汉式单例模式
• 在C++11标准前的版本或者使用指针的方式实现单例模式时，需要考虑多线程问题

使用静态局部变量实现懒汉式单例模式（推荐）

• C++11及以后续标准，使用static局部变量来实现单例模式的懒汉式是一种线程安全且高效的方法
• 利用了C++11中局部静态变量初始化的线程安全性保证，无需额外的同步机制。当局部静态变量第一次被访问时，它会在一个线程安全的上下文中被初始化，并且只会被初始化一次
• 但使用C++11之前版本或者使用指针的方式实现单例模式时，需要考虑多线程问题 [静态变量]

#include <iostream>
class Singleton
{
   
public:
	static Singleton& getInstance() 
	{
    
	    static Singleton instance;  // C++11标准及以后线程安全的初始化过程 初始化严格发生一次
	    return instance; 
	}
	void PrintLog() {
    std::cout << "CLazyMode " << std::endl; };
private:
	Singleton(const Singleton&) = delete;
	Singleton(Singleton&&) = delete;
	Singleton&</