单例模式

最新推荐文章于 2025-08-22 08:37:14 发布

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#设计模式

本文深入分析并对比了四种常见的单例模式实现方式：基本实现、多线程安全实现、提前实例化实现和静态局部变量实现。详细解释了每种方法的原理、特点以及在不同场景下的应用，特别强调了多线程安全性和实例管理的重要性。同时，文章还讨论了每种实现方式的优缺点，并提出了在实际项目中如何避免内存泄露和资源未释放的问题，通过引入嵌套类Garbo来解决析构问题。

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比较几种常见的单例模式实现

方法一：

#include<iostream>
using namespace std;
class Singleton
{
private:
	Singleton():Data(0)   //构造函数声明为私有
	{
	}
	static Singleton * Instance;
	
public:
	static Singleton & GetInstance();

	int Data;//用于测试
};
Singleton * Singleton::Instance=NULL;

Singleton & Singleton::GetInstance()
{
	if(Instance == NULL)  //判断是否实例已经存在
	{
		Instance = new Singleton();
	}
	return *Instance;
}

int main(void)
{
	Singleton& singletonObj1=Singleton::GetInstance();
	cout<<singletonObj1.Data<<endl;
	singletonObj1.Data=1;
	cout<<singletonObj1.Data<<endl;

	Singleton& singletonObj2=Singleton::GetInstance();
	cout<<singletonObj2.Data<<endl;//通过观测此次输出的结果可知，singletonObj1与singletonObj2是同一对象
	singletonObj2.Data=2;
	cout<<singletonObj2.Data<<endl;
	return 0;
}

方法一是最基本的实现了单例模式。

方法二：

#include<iostream>
using namespace std;
class Singleton
{
private:
	Singleton():Data(0)   //构造函数声明为私有
	{
	}
	static Singleton * Instance;

public:
	static Singleton & GetInstance();

	int Data;//用于测试
};
Singleton * Singleton::Instance=NULL;

Singleton & Singleton::GetInstance()
{
	if(Instance == NULL)  //判断是否实例已经存在
	{
		lock();				//需要另外实现
		if (Instance==NULL)
		{
			Instance = new Singleton();
		}
		unlock();			//需要另外实现
		
	}
	return *Instance;
}

int main(void)
{
	Singleton& singletonObj1=Singleton::GetInstance();
	cout<<singletonObj1.Data<<endl;
	singletonObj1.Data=1;
	cout<<singletonObj1.Data<<endl;

	Singleton& singletonObj2=Singleton::GetInstance();
	cout<<singletonObj2.Data<<endl;//通过观测此次输出的结果可知，singletonObj1与singletonObj2是同一对象
	singletonObj2.Data=2;
	cout<<singletonObj2.Data<<endl;
	return 0;
}

方法二相对于方法一，增加了多线程安全

方法三：

#include<iostream>
using namespace std;

class Singleton
{
private:
	Singleton():Data(0)   //构造函数声明为私有
	{
	}
	static Singleton * Instance;

public:
	static Singleton & GetInstance();

	int Data;//用于测试
};

Singleton * Singleton::Instance=new Singleton();

Singleton & Singleton::GetInstance()
{
	return *Instance;
}

int main(void)
{
	Singleton& singletonObj1=Singleton::GetInstance();
	cout<<singletonObj1.Data<<endl;
	singletonObj1.Data=1;
	cout<<singletonObj1.Data<<endl;

	Singleton& singletonObj2=Singleton::GetInstance();
	cout<<singletonObj2.Data<<endl;//通过观测此次输出的结果可知，singletonObj1与singletonObj2是同一对象
	singletonObj2.Data=2;
	cout<<singletonObj2.Data<<endl;
	return 0;
}

方法三的实例在程序启动时就已经创建，因此在每次获取的时候就不需要进行任何的判断。

方法四：

#include<iostream>

using namespace std;

class Singleton
{
private:
	Singleton():Data(0)   //构造函数声明为私有
	{
	}
//	Singleton(const Singleton&);
//	Singleton& operator=(const Singleton&);

public:
	static Singleton & GetInstance();

	int Data;//用于测试
};

Singleton & Singleton::GetInstance()
{
	static Singleton Instance;
	return Instance;
}

int main(void)
{
	Singleton& singletonObj1=Singleton::GetInstance();
	cout<<singletonObj1.Data<<endl;
	singletonObj1.Data=1;
	cout<<singletonObj1.Data<<endl;

	Singleton& singletonObj2=Singleton::GetInstance();
	cout<<singletonObj2.Data<<endl;//通过观测此次输出的结果可知，singletonObj1与singletonObj2是同一对象
	singletonObj2.Data=2;
	cout<<singletonObj2.Data<<endl;

	return 0;
}

方法四将实例指定为静态局部变量，它是在第一次调用Singleton::GetInstance()时创建。其为局部静态变量，不是new出来的，在程序结束时能自动销毁，不用delete。但是其存在的一个问题就是，如果不是用引用调用此静态函数，而是Singleton singletonObj3=Singleton::GetInstance()，此句是调用复制构造函数，用GetInstance()返回的静态变量的值对singletonObj3对象初始化（此时在内存中有两个对象，静态对象和singletonObj3），为了防止此问题出现，应该也显示声明复制构造函数为私有。还有一个问题就是自我赋值，singletonObj1=singletonObj2，两者是同一个东西，为了防止此情况出现，我们可以在重载赋值操作中判断是否为同一个对象，但是单例模式中永远只有一个对象，那么我们干脆就显示声明赋值操作为私有既可。

即在类中把那两句注释消去，其实就是在编译中禁止了以上所说的两种操作，如果使用了，编译器会报错。

可以看出方法一、二、三都存在缺少delete的问题。

正常项目中，全局实例只有一个，在程序结束时，系统会释放内存资源，所以没有delete的问题并不大，不会发生内存泄露。但是在对象有操作文件或者连接数据库时，程序关闭时不会立即关闭资源，就需要在程序关闭前，手动释放资源。由于都是静态变量，因此不能使用类的析构函数对它进行销毁，有些人就想出了使用嵌套类专门处理释放资源。在方法一中加入嵌套类Garbo

class Singleton
{
private:
	Singleton():Data(0)   //构造函数声明为私有
	{
	}
	static Singleton * Instance;

public:
	static Singleton & GetInstance();

	int Data;//用于测试

	class Garbo //它的唯一工作就是在析构函数中删除CSingleton的实例

	{

	public:

		~Garbo()

		{

			if( Singleton::Instance )

				delete Singleton::Instance;
		}

	};

	static Garbo Garbo; //定义一个静态成员，程序结束时，系统会自动调用它的析构函数
};
Singleton * Singleton::Instance=NULL;

Singleton & Singleton::GetInstance()
{
	if(Instance == NULL)  //判断是否实例已经存在
	{
		Instance = new Singleton();
	}
	return *Instance;
}

需要更详细的内容可以参考果冻想 http://www.jellythink.com/archives/82