C++设计模式之单例模式

1.设计模式的概念

设计模式是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。

2.单例模式

确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，它提供全局访问的方法。单例模式是一种对象创建型模式。

3.设计一个类为单例类的关键点

（1）单例类保证全局只有唯一一个实例对象;

（2）单例类提供获取这个借口的唯一实例.

4.模拟实现线程安全的单例模式

（1）模拟实现懒汉模式的单例模式（类加载时不初始化,要用的时候才初始化，延时加载，实现较复杂）

class Lock
{
public:
	explicit Lock(mutex& mtx)  //加锁,加explicit防止被隐式类型转换
		:_mtx(mtx)
	{
		_mtx.lock();
	}
	~Lock()  //解锁
	{
		_mtx.unlock();
	}
private:
	mutex& _mtx;
	Lock(Lock&);
	Lock& operator=(Lock&);
};
class LazySingleton
{
public:
	static LazySingleton* GetInstance();	
protected:
	LazySingleton()   //保证全局只有唯一一个实例,将构造函数声明为私有 
		:_a(0)
	{}
	LazySingleton(LazySingleton&);  //为了更加保险，将拷贝构造和赋值运算符的重载也设置为防拷贝
	LazySingleton& operator=(LazySingleton&);
private:
	int _a;
    static LazySingleton* _inst;  //静态成员变量需在类内声明,类外初始化,作为唯一实例的指针
};


LazySingleton* LazySingleton::_inst = NULL;

LazySingleton* LazySingleton::GetInstance()
{
	//为了实现线程安全，需要在这个地方加锁,采用RAII的方式封装锁
	mutex mtx;
	Lock a(mtx);
	if (_inst == NULL)
		_inst = new LazySingleton;
	return _inst;
}

（2）饿汉模式（一上来就初始化，类加载较慢，占用系统资源，但是使用时获取对象的速度快，实现简单）

 class EagerSingleton 
 {

 public:
	 static EagerSingleton* getInstence()
	 {
		 return _inst;
	 }

 private:
	 EagerSingleton()
		 :_a(0)
	 {}
	 static EagerSingleton* _inst;
	 int _a;
 };
 EagerSingleton*  EagerSingleton::_inst = new EagerSingleton();

5.单例模式的适应场景

（1）资源共享的情况下，避免由于资源操作时导致的性能或损耗等。如Windows的Task Manager（任务管理器），应用配置。

（2）控制资源的情况下，方便资源之间的互相通信。如线程池等。