创建型设计模式：3、单例模式（C++实现实例 线程安全）

目录

1、单例模式（Singleton Pattern）的含义

2、单例模式的优缺点

（1）优点：

（2）缺点：

3、C++实现单例模式的示例（简单）

4、C++实现单例模式的示例（实际项目中使用）

（1）构造一个单例基类（无线程安全）

（2）构造一个单例基类（二次保证线程安全）

（3）目标类成为单例类，继承这个单例类即可

（4）如何使用这个目标单例类

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1、单例模式（Singleton Pattern）的含义

（1）单例模式是一种创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取该实例。

（2）单例模式的主要目的是限制一个类的实例化次数，以便在整个应用程序中共享该实例。它常用于需要全局访问某个对象的场景，例如日志记录器、数据库连接池等。

2、单例模式的优缺点

（1）优点：

1）全局访问：单例模式可以提供一个全局访问点，使得其他对象可以方便地访问该实例。

2）节省资源：由于单例模式只创建一个实例，可以节省系统资源，特别是在需要频繁创建和销毁对象的场景下。

3）数据共享：单例模式可以实现数据的共享，多个对象可以共享同一个实例，避免了数据不一致的问题。

4）延迟实例化：单例模式可以延迟实例化，即在第一次使用时才创建实例，提高了系统的性能和效率。

（2）缺点：

1）难以扩展：由于单例模式只允许存在一个实例，因此扩展时可能会受到限制。

2）违反单一职责原则：单例模式将创建实例和业务逻辑耦合在一起，违反了单一职责原则，增加了代码的复杂性和维护成本。

3）对象生命周期管理困难：由于单例模式的实例在整个应用程序的生命周期中存在，因此对其生命周期的管理可能较为困难。

4）可能引发线程安全问题：在多线程环境下，如果没有正确处理并发访问的情况，可能会引发线程安全问题。

因此，在使用单例模式时需要权衡其优缺点，并根据具体的业务需求和场景来决定是否使用。

3、C++实现单例模式的示例（简单）

class Singleton 
{
private:static Singleton* instance; // 静态成员变量，保存唯一实例的指针// 将构造函数和拷贝构造函数声明为私有，防止外部直接实例化和复制对象Singleton() {}Singleton(const Singleton& other) {}public:static Singleton* getInstance(){if (instance == nullptr){instance = new Singleton();}return instance;}void someMethod() {// 单例类的其他方法}
};Singleton* Singleton::instance = nullptr; // 初始化静态成员变量int main() 
{Singleton* obj1 = Singleton::getInstance(); // 获取单例实例obj1->someMethod(); // 调用单例对象的方法Singleton* obj2 = Singleton::getInstance(); // 再次获取单例实例，与obj1相同return 0;
}

在上述示例中，通过将构造函数和拷贝构造函数声明为私有，外部无法直接实例化和复制对象。通过静态成员变量instance保存唯一实例的指针，并提供静态方法getInstance()来获取该实例。

4、C++实现单例模式的示例（实际项目中使用）

（1）构造一个单例基类（无线程安全）

/*
单例类
*/
#pragma once
#include <map>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;template <typename T>
class SingleTon
{
public:static T* getInstance(){if (NULL == m_pInstance){//m_singleCS.Lock();if (NULL == m_pInstance){m_pInstance = new T();}//m_singleCS.Unlock();}return m_pInstance;}protected:SingleTon(void){}virtual ~SingleTon(void){if (NULL != m_pInstance){delete m_pInstance;m_pInstance = NULL;}}static T* m_pInstance;private:SingleTon(const SingleTon&);SingleTon& operator = (const SingleTon&);
};template <typename T>
T* SingleTon<T>::m_pInstance = NULL;

（2）构造一个单例基类（二次保证线程安全）

/** @Description: 单例类工厂* @Author: Ivy* @Date: 2023-05-09 09:34:43* @LastEditTime: 2023-02-24 11:28:29* @LastEditors: XTZJ-2022OQEHLZ*/
#pragma once
#include <vector>
#include <string>
#include <iostream>
#include <QMutex>using namespace std;
template <typename T>
class Singleton
{
public:static T* getInstance(){if (m_pInstance == NULL){// 二次保证线程安全m_pMutexCreate.lock();if (m_pInstance == NULL){m_pInstance = new T();}m_pMutexCreate.unlock();}return m_pInstance;}// 尽量多的将单例共有的方法放到基类，子类继承即可virtual void startWork() {}
protected:Singleton() {}virtual ~Singleton(){if (m_pInstance != NULL){delete [] m_pInstance;m_pInstance = NULL;}}static T* m_pInstance;static QMutex m_pMutexCreate;QMutex m_mutex;
private:Singleton(const Singleton&);Singleton& operator =(const Singleton&);public:void lock() { m_mutex.lock(); }void unLock() { m_mutex.unlock(); }
};template <typename T>
QMutex Singleton<T>::m_pMutexCreate;template <typename T>
T* Singleton<T>::m_pInstance = NULL;

（3）目标类成为单例类，继承这个单例类即可

/** @Description: XXX 管理类*/
#pragma once
#include "Singleton.h"class testManager : public Singleton<testManager>
{friend class Singleton<testManager>;//要声明友元类public:virtual ~testManager();void getData();void setData();private:testManager();
}

（4）如何使用这个目标单例类

// 实例演示：包含该类的头文件
testManager::getInstance()->getData();