【C++】单例模式

lzb_kkk

993人浏览 · 2024-09-23 12:16:01

lzb_kkk · 2024-09-23 12:16:01 发布

什么是设计模式

设计模式（Design Patterns）是在软件工程中，针对软件设计过程中经常出现的问题而提出的一些经过分类、编码、测试和验证的，可复用的解决方案。这些解决方案是描述如何解决一类问题的最佳实践，它们可以帮助开发者设计出更加灵活、可重用、易于理解和维护的代码。

常见的设计模式有单例模式（Singleton）、工厂方法模式（Factory Method）、抽象工厂模式（Abstract Factory）、建造者模式（Builder）、原型模式（Prototype）和对象池模式（Object Pool）

单例模式的特点

某些类，只应该具有一个对象（实例），就称之为单例，也就是确保一个类仅有一个实例，并提供一个全局访问点来获取该实例。

单例模式的核心思想是将类的实例化控制权交给类本身，而不是交给客户端（即使用者）。这样，客户端就无法通过new关键字来直接实例化对象，从而保证了全局只有一个实例。

单例模式的实现方式

单例模式的实现方式有两种，这里用洗碗的例子：

饿汉实现方式

吃完饭，立刻洗碗，这种就是饿汉方式，因为下一顿吃的时候就可以立刻拿着碗就能吃饭。

template <typename T>
class Singleton{
   static T data;
public:
   static T* GetInstance(){
       return &data;
   }
};

全局变量在程序运行时就加载的，生命周期随进程

懒汉实现方式

吃完饭，先把碗放下，然后下一顿饭用到这个碗了再洗碗，这就是懒汉模式，懒汉模式最核心的思想是“延时加载”，从而能够优化服务器的启动速度.

template <typename T>
class Singleton{
   static T* inst;
public:
   static T* GetInstance(){
       if(inst==nullptr)
       {
           inst=new T();
       }
       return inst;
   }
};

存在一个严重的问题，线程不安全，第一次调用Getinstance，如果两个线程同时调用，可能会创建出两份T对象的实例，但是后续调用就没事了

使用单例模式需要私有化删除构造和赋值方法，防止形成临时对象，或者第二个对象的方法全部私有化并删除

ThreadPool(const ThreadPool<T>&)=delete; //拷贝构造

const ThreadPool<T>& operator=(const ThreadPool<T>&) =delete;//a=b=c

因此需要解决线程安全

template <typename T>
class Singleton{
   static T* inst;
public:
   static T* GetInstance(){

//不能再这里直接加锁，因为虽然解决了并发问题，但是效率问题未得到解决
       if(inst==nullptr)
       {

pthread_mutex_lock(&lock_);

if(inst==nullptr)

                   {
         inst=new T();

}

  pthread_mutex_unlock(&lock_);
       }
       return inst;
   }
};