注：本文转置至作者 “我得去图书馆了” 原地址：https://www.cnblogs.com/xuelisheng/p/9744301.html。以及在此基础上的增加新内容。
单例模式：开发过程中，有时我们想让一个类只能实例化一次，之后不能再实例化。这样的实例化出来的对象就是单例，其实说白了，单例，就是单次实例化，即类只能有一个对象。
1、简单的单例模式实现
注：不能再多线程下使用该模式，如果使用了，可能会导致创建多个对象，无法达到单例的效果。
2、C++的构造函数不是线程安全的，所以上述代码在多线程的情况下是不安全的，原因是new Singelton时，这句话不是原子的，比如一个线程执行了new的同时，另一个线程对if进行判断（此时实例还没被创建出来）。在windows下模拟：
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#include <iostream>
#include <process.h>
#include <windows.h>
using namespace std;
class Singelton{
private:
Singelton(){
m_count ++;
printf("Singelton begin\n");
Sleep(1000); // 加sleep为了放大效果
printf("Singelton end\n");
}
static Singelton *single;
public:
static Singelton *GetSingelton();
static void print();
static int m_count;
};
Singelton *Singelton::single = nullptr;
int Singelton::m_count = 0;
Singelton *Singelton::GetSingelton(){
if(single == nullptr){
single = new Singelton;
}
return single;
}
void Singelton::print(){
cout<<m_count<<endl;
}
// 回调函数
void threadFunc(void *p){
DWORD id = GetCurrentThreadId(); // 获得线程id
cout<<id<<endl;
Singelton::GetSingelton()->print(); // 构造函数并获得实例，调用静态成员函数
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
int threadNum = 3;
HANDLE threadHdl[100];
// 创建3个线程
for(int i = 0; i<threadNum; i++){
threadHdl[i] = (HANDLE)_beginthread(threadFunc, 0, nullptr);
}
// 让主进程等待所有的线程结束后再退出
for(int i = 0; i<threadNum; i++){
WaitForSingleObject(threadHdl[i], INFINITE);
}
cout<<"main"<<endl; // 验证主进程是否是最后退出
return 0;
}
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运行结果：
该单例模式也称为懒汉式单例。
懒汉：故名思义，不到万不得已就不会去实例化类，也就是说在第一次用到类实例的时候才会去实例化。与之对应的是饿汉式单例。（注意，懒汉本身是线程不安全的，如上例子）
饿汉：饿了肯定要饥不择食。所以在单例类定义的时候就进行实例化。（本身就是线程安全的，如下例子）
关于如何选择懒汉和饿汉模式：
特点与选择：
懒汉：在访问量较小时，采用懒汉实现。这是以时间换空间。
饿汉：由于要进行线程同步，所以在访问量比较大，或者可能访问的线程比较多时，采用饿汉实现，可以实现更好的性能。这是以空间换时间。
3、饿汉式的单例实现
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#include <iostream>
#include <process.h>
#include <windows.h>
using namespace std;
class Singelton{
private:
Singelton(){
m_count ++;
printf("Singelton begin\n");
Sleep(1000); // 加sleep为了放大效果
printf("Singelton end\n");
}
static Singelton *single;
public:
static Singelton *GetSingelton();
static void print();
static int m_count;
};
// 饿汉模式的关键：初始化即实例化
Singelton *Singelton::single = new Singelton;
int Singelton::m_count = 0;
Singelton *Singelton::GetSingelton(){
// 不再需要进行实例化
//if(single == nullptr){
// single = new Singelton;
//}
return single;
}
void Singelton::print(){
cout<<m_count<<endl;
}
// 回调函数
void threadFunc(void *p){
DWORD id = GetCurrentThreadId(); // 获得线程id
cout<<id<<endl;
Singelton::GetSingelton()->print(); // 构造函数并获得实例，调用静态成员函数
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
int threadNum = 3;
HANDLE threadHdl[100];
// 创建3个线程
for(int i = 0; i<threadNum; i++){
threadHdl[i] = (HANDLE)_beginthread(threadFunc, 0, nullptr);
}
// 让主进程等待所有的线程结束后再退出
for(int i = 0; i<threadNum; i++){
WaitForSingleObject(threadHdl[i], INFINITE);
}
cout<<"main"<<endl; // 验证主进程是否是最后退出
return 0;
}
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运行结果：
4、线程安全的懒汉式单例的实现
饿汉式会提前浪费我们的内存空间以及资源，如果有项目中要求我们在使用到实例的时候再去实例化，则还是需要使用懒汉式。
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class singleton
{
protected:
singleton()
{
// 初始化
pthread_mutex_init(&mutex);
}
private:
static singleton* p;
public:
static pthread_mutex_t mutex;
static singleton* initance();
};
pthread_mutex_t singleton::mutex;
singleton* singleton::p = NULL;
singleton* singleton::initance()
{
if (p == NULL)
{
// 加锁
pthread_mutex_lock(&mutex);
if (p == NULL)
p = new singleton();
pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
return p;
}
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需要注意的是：上面进行的两次if(p == NULL)的检查，因为当获得了实例之后，有了外层的判断之后，就不会再进入到内层判断，即不会再进行lock以及unlock的操作。
