165 lines
4.8 KiB
Markdown
165 lines
4.8 KiB
Markdown
<!--
|
||
* @Description:
|
||
* @version:
|
||
* @Author: 莫邪
|
||
* @Date: 2023-10-11 12:10:53
|
||
* @LastEditors: 莫邪
|
||
* @LastEditTime: 2023-10-11 12:10:54
|
||
-->
|
||
# 单例模式
|
||
|
||
## 介绍
|
||
|
||
单例模式理解起来比较简单, 就是一个类 它只允许创建一个对象或者实例, 那这个类就是单例类.
|
||
|
||
## 用处
|
||
|
||
在业务上, 有些数据只需要保存一份, 比如系统信息, 配置信息
|
||
|
||
1. 可以节省空间、资源
|
||
2. 方便控制, 避免多对象引起复杂操作
|
||
|
||
单例有下面两种经典的实现方式。
|
||
|
||
## 饿汉式 (线程安全)
|
||
|
||
它在程序启动时立即创建单例对象，而不是在首次访问时才创建。
|
||
|
||
这确保了线程安全，因为在多线程环境下，单例对象已经在程序启动阶段被创建，不需要考虑竞态条件。
|
||
|
||
使用普通静态变量方式
|
||
|
||
```cpp
|
||
class HungryManSingleton {
|
||
public:
|
||
static HungryManSingleton& getInstance() {
|
||
// 静态成员变量确保只有一个实例
|
||
static HungryManSingleton instance;
|
||
return instance;
|
||
}
|
||
~HungryManSingleton() {
|
||
std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
|
||
}
|
||
// 其他成员函数和数据成员
|
||
|
||
private:
|
||
// 私有构造函数，防止外部实例化
|
||
HungryManSingleton() {
|
||
// 初始化单例对象
|
||
std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
|
||
}
|
||
// 禁用拷贝构造函数
|
||
HungryManSingleton(const HungryManSingleton&) = delete;
|
||
|
||
// 禁用赋值操作符
|
||
HungryManSingleton& operator=(const HungryManSingleton&) = delete;
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
使用c++11 `std::call_one` 方式, 是 C++ 标准库提供的一个多线程同步工具，用于确保某个函数只会在多线程环境下执行一次。通常，它与 **`std::once_flag`** 一起使用
|
||
|
||
```cpp
|
||
class HungryManCallOneSingleton {
|
||
public:
|
||
static std::shared_ptr<HungryManCallOneSingleton> getInstance() ;
|
||
|
||
~HungryManCallOneSingleton() {
|
||
std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
|
||
}
|
||
private:
|
||
|
||
HungryManCallOneSingleton() {
|
||
std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
|
||
}
|
||
// 禁用拷贝构造函数
|
||
HungryManCallOneSingleton(const HungryManCallOneSingleton&) = delete;
|
||
|
||
// 禁用赋值操作符
|
||
HungryManCallOneSingleton& operator=(const HungryManCallOneSingleton&) = delete;
|
||
|
||
};
|
||
|
||
static std::shared_ptr<HungryManCallOneSingleton> singleton = nullptr;
|
||
static std::once_flag singletonFlag;
|
||
|
||
std::shared_ptr<HungryManCallOneSingleton> HungryManCallOneSingleton::getInstance() {
|
||
std::call_once(singletonFlag, [&] {
|
||
singleton = std::shared_ptr<HungryManCallOneSingleton>(new HungryManCallOneSingleton());
|
||
});
|
||
return singleton;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
## 懒汉式
|
||
|
||
普通懒汉式单例（线程不安全）
|
||
|
||
使用互斥锁保证线程安全 (线程安全)
|
||
|
||
```cpp
|
||
class LazyManSingleton {
|
||
public:
|
||
static std::shared_ptr<LazyManSingleton> getInstance();
|
||
|
||
// 禁用拷贝构造函数
|
||
LazyManSingleton(const LazyManSingleton&) = delete;
|
||
|
||
// 禁用赋值操作符
|
||
LazyManSingleton& operator=(const LazyManSingleton&) = delete;
|
||
|
||
~LazyManSingleton() { std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl; }
|
||
|
||
private:
|
||
LazyManSingleton() { std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl; }
|
||
|
||
static std::shared_ptr<LazyManSingleton> instance;
|
||
static std::mutex mutex;
|
||
};
|
||
|
||
std::shared_ptr<LazyManSingleton> LazyManSingleton::instance = nullptr;
|
||
std::mutex LazyManSingleton::mutex;
|
||
std::shared_ptr<LazyManSingleton> LazyManSingleton::getInstance() {
|
||
// 使用互斥锁确保线程安全
|
||
std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
|
||
|
||
if (!instance) {
|
||
instance = std::shared_ptr<LazyManSingleton>(new LazyManSingleton());
|
||
}
|
||
return instance;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
静态局部变量 (线程安全)
|
||
|
||
```cpp
|
||
class StaticLazyManSingleton {
|
||
public:
|
||
static StaticLazyManSingleton& getInstance() {
|
||
static StaticLazyManSingleton instance; // 静态局部变量确保线程安全且延迟加载
|
||
return instance;
|
||
}
|
||
|
||
// 禁用拷贝构造函数
|
||
StaticLazyManSingleton(const StaticLazyManSingleton&) = delete;
|
||
|
||
// 禁用赋值操作符
|
||
StaticLazyManSingleton& operator=(const StaticLazyManSingleton&) = delete;
|
||
|
||
private:
|
||
StaticLazyManSingleton() {
|
||
std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
|
||
}
|
||
|
||
~StaticLazyManSingleton() {
|
||
std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
|
||
}
|
||
};
|
||
```
|
||
|
||
在C++11及更高版本中，使用静态局部变量来实现单例模式通常是线程安全的，这是因为C++11引入了线程安全的静态局部变量初始化机制。这种机制确保了只有一个线程能够初始化静态局部变量，避免了竞态条件
|
||
|
||
## 特点
|
||
|
||
- 构造函数为私有类型，目的是禁止外部构造。
|
||
- 拷贝构造函数和赋值构造函数是私有类型，目的是禁止外部拷贝和赋值，确保实例的唯一性。
|
||
- 类中有一个获取实例的静态方法，可以全局访问。 |