C++ 设计模式（1. 单例模式）

• 单例模式是一种创建型设计模式， 它的核心思想是保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问这个实例。
  • 特点
    • 全局访问点的意思是，为了让其他类能够获取到这个唯一实例，该类提供了一个全局访问点（通常是一个静态方法），通过这个方法就能获得实例。
    • 只有一个实例的意思是，在整个应用程序中，只存在该类的一个实例对象，而不是创建多个相同类型的对象。
  • 优点
    • 全局控制：保证只有一个实例，这样就可以严格的控制客户怎样访问它以及何时访问它，简单的说就是对唯一实例的受控访问（引用自《大话设计模式》第21章）
    • 节省资源：也正是因为只有一个实例存在，就避免多次创建了相同的对象，从而节省了系统资源，而且多个模块还可以通过单例实例共享数据。
    • 懒加载：单例模式可以实现懒加载，只有在需要时才进行实例化，这无疑会提高程序的性能。
  • 单例设计模式的基本要求
    • 私有的构造函数：防止外部代码直接创建类的实例

      

    • 私有的静态实例变量：保存该类的唯一实例
    • 公有的静态方法：通过公有的静态方法来获取类的实例

      

  • 实现
    • 单例模式的实现方式有多种，包括懒汉式、饿汉式等。
    • 饿汉式指的是在类加载时就已经完成了实例的创建，不管后面创建的实例有没有使用，先创建再说，所以叫做 “饿汉”。
    • 而懒汉式指的是只有在请求实例时才会创建，如果在首次请求时还没有创建，就创建一个新的实例，如果已经创建，就返回已有的实例，意思就是需要使用了再创建，所以称为“懒汉”。
      • 在多线程环境下，由于饿汉式在程序启动阶段就完成了实例的初始化，因此不存在多个线程同时尝试初始化实例的问题，但是懒汉式中多个线程同时访问 getInstance() 方法，并且在同一时刻检测到实例没有被创建，就可能会同时创建实例，从而导致多个实例被创建，这种情况下我们可以采用一些同步机制，例如使用互斥锁来确保在任何时刻只有一个线程能够执行实例的创建。