設計模式之單例模式

2021-10-01 06:33:03 字數 3098 閱讀 8691

單列模式，顧名思義，乙個類只有乙個例項。所以單列模式的特徵為：只有乙個例項，必須提供乙個全域性訪問點（靜態成員方法或靜態靜態成員變數），不可以複製拷貝，如果得到是靜態成員物件指標的位址，必須提供乙個釋放指標的方法。

單列模式，顧名思義，乙個類只有乙個例項。所以單列模式的特徵為：

根據以上描述的特徵，那麼乙個簡單的單例模式就誕生了，如下**所示

template class singleton    static void destroyinstance()        }private:    singleton(){}    ~singlento(){}    singleton(const singleton&);    singleto& operator = (const singleton&);private:    static t* m_pinstance;};template t* singleton::m_pinstance = nullptr;
我們分析下上面**，如果在單執行緒環境下面執行，沒有什麼問題，假設在多執行緒環境中，兩個執行緒同時執行到 m_pinstance == nullptr,此時條件為真，那麼就會建立兩個例項，這不符合單列的特徵，那麼在這裡需要改進，在改進前，我們先用 c++11 實現乙個不可複製的類 noncopyable，以後讓其繼承該類即可

class noncopyable;
然後改進後的單列類如下

#include template class singleton : noncopyable        return m_pinstance;    }    static void destroyinstance()        }private:    static t* m_pinstance;    static std::mutex m_mutex;};template t* singleton::m_pinstance = nullptr;template std::mutex singleton::m_mutex;
我們分析下上面**，解決執行緒安全問題無非就是加鎖，但是如果執行緒很多情況下，每個執行緒都要等拿到鎖的執行緒執行結束後才繼續執行，這樣無疑會導致大量的執行緒阻塞，那麼該如何解決呢，解決辦法就是在鎖之前先判斷是否為 nullptr，於是改進後的**如下：

#include template class singleton : noncopyable        }        return m_pinstance;    }    static void destroyinstance()            }    }private:    static t* m_pinstance;    static std::mutex m_mutex;};template t* singleton::m_pinstance = nullptr;template std::mutex singleton::m_mutex;
繼續分析上面的**，其實這就是所謂的雙檢鎖機制。但是請注意，如果資料量很大的情況，加鎖釋放鎖本來就是耗時的操作，所以在大資料情況下，這種雙檢鎖機制的單列模式效能就顯得堪憂了，所以我們應該避免加鎖操作，於是就出現了另外一種單列模式

template class singleton : noncpyableprivate:    static t* m_pinstance;};template t* singleton::m_pinstance = new t();
繼續分析上面**，巧妙的使用了靜態成員初始化的特性，靜態成員初始化是在程式進入主函式之前，主線程以單執行緒的方式完成了初始化操作，所以很好的解決了執行緒安全問題。但是沒有提供乙個銷毀靜態例項的方法。於是我們可以考慮返回靜態成員物件的位址，然後利用物件的自動銷毀功能來做釋放操作，於改進後的**如下：

template class singleton : noncopyableprivate:    static t m_instance;};template t singleton::m_instance;
這樣的實現應該算是比較好了，但是還有比這更好的完美方法，利用 linux 的 pthreadonce 和 c++11 的 std::callonce

template class singleton : noncopyable    static void destroyinstance()    private:    static t* m_pinstance;    static std::once_flag m_flag;    //static pthread_once_t m_ponce;    static void init()    };//template //pthread_once_t singleton::m_ponce = pthread_once_init;template t* singleton::m_pinstance = nullptr;
另外放乙個超級大招，利用 c++11 的可變模板引數，放乙個萬能的單列模式

template class singleton : noncopyable    static void destroyinstance()    private:    static t* m_pinstance;    static std::once_flag = m_flag;    template static void init(args&&.. args)    };template t* singleton::m_pinstance = nullptr;template std::once_flag singleton::m_flag;
好了，單列模式就分析到這裡了，最後一種是萬金油。上乙個測試**吧

#include #include "singleton4.hpp"struct a    ~a()        int num;    void add(int n)        int getnum()    };struct b    int get()    };int main()
由於本人水平有限，若有錯誤，歡迎指出，謝謝！

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