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设计模式之单例模式（Singleton）

对象 模式 设计模式
2023-04-18 13:08:42 时间

概念

单例模式（Singleton Pattern）属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。 这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

注意： 1、单例类只能有一个实例。 2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。 3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

介绍

意图：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。

何时使用：当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。

如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。

关键代码：构造函数是私有的。 优点：

  1. 在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例。
  2. 避免对资源的多重占用。

缺点：没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

使用场景：

  1. 要求生产唯一序列号。
  2. WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。
  3. 创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。

代码实现

“Singleton.h”
#ifndef _SINGLETON_H_
#define _SINGLETON_H_
class Singleton{
public:
	static Singleton* Instance();
protected:
	Singleton();
private:
	static Singleton* _instance;
};
#endif
“Singleton.cpp”
#include<iostream>
#include"Singleton.h"

using namespace std;
Singleton* Singleton::_instance = 0;
Singleton::Singleton(){
	cout << "Singleton" << endl;
}
Singleton* Singleton::Instance(){
	if (_instance == 0){
		_instance = new Singleton();
	}
	return _instance;
}
“test.cpp”
#include"Singleton.h"
#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
	Singleton* sln = Singleton::Instance();
	system("pause");
	return 0;
}

Singleton 不可以被实例化，因此我们将其构造函数声明为 protected 或者直接声明为 private。

单例模式实现的几种方式

1.懒汉式，不安全

class singleton{
private:
	static singleton* instace = 0;
	singleton(){};
public:
	singleton* GetInstace(){
		if (instace == 0){
			instace = new singleton();
		}
		return instace;
	}
};

这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。

2.懒汉式，安全

class singleton{
private:
	static singleton* instace;
	singleton(){};
	mutex l;
public:
	singleton* GetInstace(){
		l.lock();
		if (instace == nullptr){
			instace = new singleton();
		}
		l.unlock();
		return instace;
	}
};

3.饿汉式

class singleton{
private:
	singleton(){};
private:
	static singleton* instace;
public:
	static singleton* GetInstace(){
		return instace;
	}
};
singleton* singleton::instace = new singleton();

总结

Singleton 模式经常和 Factory（AbstractFactory） 模式在一起使用， 因为系统中工厂对象一般来说只要一个，这里的工厂对象实现就是同时是一个Singleton 模式的实例，因为系统我们就只要一个工厂来创建对象就可以了。

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