設計模式 單例模式Singleton(建立型)

2021-07-22 19:51:16 字數 1640 閱讀 4171

軟體實現中,有些時候整個系統只需要擁有乙個全域性物件,這樣有利於協調系統的整體行為,使系統在單個物件存在時更有效率,或者限制例項化為特定數量的物件。例如對某個協議棧模組的訪問, 需要整個模組有且僅有乙個訪問入口,否則將會導致協議棧狀態混亂,為此需要實現建立管理乙個全域性管理物件,維持其生命週期。

在軟體工程中,單例模式提供了這樣乙個實現,保證了乙個類只有乙個例項存在,並提供乙個訪問它的全域性訪問點。

通過情況下,我們可以使用全域性變數使得乙個物件被全域性訪問,但該方法不能防止例項化多個物件,無法保證例項唯一性,乙個最好的辦法是,讓類自身負責保護它的唯一例項,這個類可以保證沒有其它例項被建立,並且提供乙個訪問該例項的方法,實現類例項的唯一性和受控訪問。

單例模式乙個經典的實現方式:

class singleton  

singleton(const singleton&);

singleton& operator=(const singleton&);

private:

static singleton *m_pinstance;

public:

static singleton* getinstance() //本類例項全域性唯一訪問點

static

void destoryinstance()

} // other methods...

};

singleton class通過將類的建構函式、複製建構函式以及賦值函式限定為private,避免了類在外部被例項化,其唯一例項只能通過getinstance()方法訪問。

上述單例模式實現**直觀易懂,但沒有考慮執行緒安全問題,在多執行緒的執行環境中,當多個執行緒同時訪問singletion類的getinstance()方法時,極有可能造成建立多個例項。若執行緒a執行檢測到m_pinstance == null, 但來得及執行m_pinstance = new singleton()時被執行緒b中斷,執行緒b 執行同樣的判斷m_pinstance == null 從而建立了類的例項,當執行緒a再次獲得執行權時,將繼續執行建立類例項的操作,再次建立了例項,從而建立了多個例項,違背單例模式的初衷。因此比較直接的做法是,在建立例項時加鎖lock,lock 確保當執行緒a位於**lock保護區域時,其餘執行緒不能進入該lock保護區域,此時若其它執行緒試圖進入lock 保護區域,那麼它將一直被阻塞等待,直到鎖物件被釋放。

static singleton* getinstance()  //本類例項全域性唯一訪問點

return m_pinstance;

}

這種實現方式的確保證了單例模式的執行緒安全,確保物件建立的唯一性,但每次呼叫getinstance 獲取物件都需要lock 後判斷, 對效能有較大影響, 一種改進的做法是,先判斷物件是否已經建立,在未建立的情況下再加鎖建立, 確保建立的唯一性。

static singleton getinstance() //本類例項全域性唯一訪問點

}return m_pinstance;

}

這種方式實現了在每次訪問getinstance 時僅僅在物件不存在時需要加鎖lock,大大提高了效率。

說明: 單例模式有多種實現方式,文中只實現了其中的一種,逐步分析提供了在多執行緒環境中的安全機制。

Java設計模式之單例模式(Singleton)

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