单例模式(懒汉模式,饿汉模式)

单例的饿汉模式:在主函数未调用之前该单例就已经存在了,所以不存在线程安全的问题。

class Singleton
{
private: Singleton(){}
public:
	static Singleton  s1;
	static Singleton* GetInstance()
	{
		return &s1;
	}
	Singleton(const Singleton&) = delete;
	Singleton& operator= (const Singleton &) = delete;
};
int main()
{
	Singleton* p = Singleton::GetInstance();
	return 0;
}//为调用主函数前就已经创建了该对象,单例模式多用于日志模块或者数据库模块,饿汉式是线程安全的。

 线程安全的懒汉单例模式:懒汉单例模式是在调用函数的时候生成的,为了防止同一个线程调用需要加上互斥锁。同时减小锁的粒度,采用锁+双重判断的方式

std::mutex mx;
class Singleton
{
private: Singleton() {}
public:
	static Singleton*  volatile s1;
	static Singleton* GetInstance()
	{
		if (s1 == nullptr)
		{
			std::lock_guard<std::mutex>lock(mx);   //锁+双重判断  线程安全的懒汉式单例模式最安全的
			if(s1 == nullptr)
			s1 = new Singleton();
		}
		return s1;
	}
	Singleton(const Singleton&) = delete;
	Singleton& operator= (const Singleton&) = delete;
};
Singleton* volatile  Singleton::s1 = nullptr;   //CPU为了提高效率会进行该内容的拷贝给每个线程,加上这个之后将不会再进行拷贝而使每个线程可以察觉到

 极为简洁的懒汉单例模式:在局部的静态变量中默认存在着互斥锁,本身不存在线程安全问题,所以在局部变量的情况下不需要维护线程安全问题。

//非常精简的懒汉单例模式,静态成员局部变量本身就是线程安全的问题。
class Singleton
{
private: Singleton() {}
public:
	
	static Singleton* GetInstance()
	{
		static Singleton  s1;
		return &s1;
	}
	Singleton(const Singleton&) = delete;
	Singleton& operator= (const Singleton&) = delete;
};

 

### 单例模式懒汉式与饿汉式的区别及实现 单例模式是一种常见的设计模式,确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。根据实例化对象的时机不同,单例模式可以分为懒汉式和饿汉式两种实现方式。 #### 1. 饿汉式单例模式 饿汉式单例模式在类加载时就完成实例化,因此在使用时无需再进行判断或加锁操作。这种模式的优点是实现简单、线程安全,缺点是可能会浪费内存资源,因为实例在程序启动时就已经创建,即使可能永远不会被使用。 以下是饿汉式单例模式的实现代码: ```java public class Singleton { // 在类加载时直接初始化实例 private static final Singleton instance = new Singleton(); // 私有构造函数,防止外部实例化 private Singleton() {} // 提供全局访问点 public static Singleton getInstance() { return instance; // 直接返回已创建的实例 } } ``` 饿汉式单例模式的特点包括: - 实例在类加载时创建[^1]。 - 线程安全,无需额外的同步机制[^2]。 - 内存占用较高,因为实例一旦创建就不会释放[^2]。 #### 2. 懒汉式单例模式 懒汉式单例模式在第一次调用 `getInstance()` 方法时才创建实例,因此可以延迟实例化,节省内存资源。然而,由于多线程环境下可能存在并发问题,需要通过同步机制来保证线程安全。 以下是懒汉式单例模式的实现代码(线程不安全版本): ```java public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { // 第一次检查 instance = new Singleton(); // 可能存在线程安全问题 } return instance; } } ``` 为了解决线程安全问题,可以通过双重检查锁定(Double-Checked Locking)来优化懒汉式单例模式: ```java public class Singleton { private static volatile Singleton instance; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { // 第一次检查 synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { // 第二次检查 instance = new Singleton(); // 创建实例 } } } return instance; } } ``` 懒汉式单例模式的特点包括: - 实例在第一次调用 `getInstance()` 方法时创建[^1]。 - 内存使用效率较高,因为只有在需要时才会创建实例[^2]。 - 需要额外的同步机制来保证线程安全[^4]。 #### 3. 区别总结 | 特性 | 饿汉式单例模式 | 懒汉式单例模式 | |------------------|-------------------------------|------------------------------------| | 实例化时机 | 类加载时 | 第一次调用 `getInstance()` 时 | | 线程安全性 | 天然线程安全 | 需要额外的同步机制 | | 内存使用 | 较高,实例始终占用内存 | 较低,仅在需要时创建实例 | | 实现复杂度 | 简单 | 较复杂,需考虑线程安全问题 | #### 4. 应用场景 单例模式适用于以下场景[^3]: - 系统只需要一个实例对象时,例如日志模块、线程池模块等。 - 资源消耗较大而只允许创建一个对象时。 - 客户端需要通过公共访问点访问同一实例时。 --- ###
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