设计模式学习笔记（单例模式）

一、单例模式

保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

单例模式是对全局变量的一种改进。全局变量空间利用率比较低，且在项目中是一个不安全隐患，特别是在多线程程序中，会有很多的不可预测性；同时，使用全局变量，也不符合面向对象的封装原则。

二、实例

1、基础版本：

#include <iostream>
using namespace std;

class Singleton
{
public:
	static Singleton *GetInstance()
	{
		if (m_Instance == NULL )
		{
			m_Instance = new Singleton ();
		}
		return m_Instance;
	}

	static void DestoryInstance()
	{
		if (m_Instance != NULL )
		{
			delete m_Instance;
			m_Instance = NULL ;
		}
	}

	int GetTest()//该函数用于测试
	{
	     return m_Test;
	}

private:
	Singleton(){ m_Test = 10; }
	static Singleton *m_Instance;//一个静态成员变量，程序结束时，系统会自动调用它的析构函数
	int m_Test;
};

Singleton *Singleton ::m_Instance = NULL;

int main(int argc , char *argv [])
{
	Singleton *singletonObj = Singleton ::GetInstance();
	cout<<singletonObj->GetTest()<<endl;

	Singleton ::DestoryInstance();
	return 0;
}

但该版本没有考虑多线程情况。当我们运行在多线程环境的时候，静态变量的初始化来实现单件，是不可靠的――直接的说，静态变量有可能初始化多次！
2、改进版1（对版本1进行了改进，但仍然没解决多线程问题）

#include <iostream>
using namespace std;

class Singleton
{
public:
	static Singleton *GetInstance()
	{
		static Singleton m_Instance;//局部静态变量，非常强大的方法，完全实现了单例的特性，而且代码量更少，也不用担心单例销毁的问题。
		return &m_Instance;//返回的是一个指针，避免了问题
	}

	int GetTest()
	{
		return m_Test++;
	}

private:
	Singleton(){ m_Test = 10; };
	int m_Test;
};

int main(int argc , char *argv [])
{
	Singleton *singletonObj = Singleton ::GetInstance();
	cout<<singletonObj->GetTest()<<endl;

	singletonObj = Singleton ::GetInstance();
	cout<<singletonObj->GetTest()<<endl;
}

GetInstance函数如果返回引用，则Singleton singleton = Singleton :: GetInstance();这么做就出现了一个类拷贝的问题，这就违背了单例的特性。产生这个问题原因在于：编译器会为类生成一个默认的构造函数，来支持类的拷贝。


3、考虑线程安全

class Lock  
{  
private:         
    CCriticalSection m_cs;  
public:  
    Lock(CCriticalSection  cs) : m_cs(cs)  
    {  
        m_cs.Lock();  
    }  
    ~Lock()  
    {  
        m_cs.Unlock();  
    }  
};  
  
class Singleton  
{  
private:  
    Singleton();  
    Singleton(const Singleton &);  
    Singleton& operator = (const Singleton &);  
  
public:  
    static Singleton *Instantialize();  
    static Singleton *pInstance;  
    static CCriticalSection cs;  
};  
  
Singleton* Singleton::pInstance = 0;  
  
Singleton* Singleton::Instantialize()  
{  
    if(pInstance == NULL)  
    {   //double check  
        Lock lock(cs);           //用lock实现线程安全，用资源管理类，实现异常安全  
        //使用资源管理类，在抛出异常的时候，资源管理类对象会被析构，析构总是发生的无论是因为异常抛出还是语句块结束。  
        if(pInstance == NULL)  
        {  
            pInstance = new Singleton();  
        }  
    }  
    return pInstance;  
}