单例模式浅谈二

class CSingleton /* 懒汉式 */
{ 
public:
    static CSingleton * GetInstance() // 写法是在getInstance中new instance然后返回
    {       
        if(m_pInstance == NULL) //判断是否第一次调用
            m_pInstance = new CSingleton;
        return m_pInstance;
    }
        void RelaseInstance()
        {
            delete this;
        }
private:
        CSingleton() //构造函数是私有的
        {
        }
        CSingleton(const CSingleton& that)//拷贝构造函数也应是私有的
        {
         
        }
        ~CSingleton()
        {
            m_pInstance = NULL;
        }
        static CSingleton *m_pInstance;         
};

单例模式,可以说设计模式中最常应用的一种模式了,据说也是面试官最喜欢的题目。但是如果没有学过设计模式的人,可能不会想到要去应用单例模式,面对单例模式适用的情况,可能会优先考虑使用全局或者静态变量的方式,这样比较简单,也是没学过设计模式的人所能想到的最简单的方式了。

一般情况下,我们建立的一些类是属于工具性质的,基本不用存储太多的跟自身有关的数据,在这种情况下,每次都去new一个对象,即增加了开销,也使得代码更加臃肿。其实,我们只需要一个实例对象就可以。如果采用全局或者静态变量的方式,会影响封装性,难以保证别的代码不会对全局变量造成影响。

考虑到这些需要,我们将默认的构造函数声明为私有的,这样就不会被外部所new了,甚至可以将析构函数也声明为私有的,这样就只有自己能够删除自己了。在Java和C#,QT这样纯的面向对象的语言中,单例模式非常好实现,直接就可以在静态区初始化instance,然后通过getInstance返回,这种就被称为饿汉式单例类。也有些写法是在getInstance中new instance然后返回,这种就被称为懒汉式单例类,但这涉及到第一次getInstance的一个判断问题。

下面的代码只是表示一下,跟具体哪种语言没有关系。

单线程中:

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Singleton* getInstance()

{

    if (instance == NULL)

        instance = new Singleton();

    return instance;

}

这样就可以了,保证只取得了一个实例。但是在多线程的环境下却不行了,因为很可能两个线程同时运行到if (instance == NULL)这一句,导致可能会产生两个实例。于是就要在代码中加锁。

/*
多线程同步,一旦有个一个线程抢到锁之后,(每个线程抢到的机会都是相等,当然也可以调度),其他线程就会
阻塞在门外**/
Singleton* getInstance()
{
    lock();  //上锁
    if (instance == NULL)
    {
       instance = new Singleton();
    }
    unlock();//解锁
 
    return instance;
}

但这样写的话,会稍稍映像性能,因为每次判断是否为空都需要被锁定,如果有很多线程的话,就会造成大量线程的阻塞。再次资源浪费,于是大神们又想出了双重锁定。

/*
这样就避免大量线程阻塞造成的资源浪费,顶多有几个线程同时开始创造一个单例时,几率很小
*/
Singleton* getInstance()
{
    if (instance == NULL)
    {
	    lock();
    	if (instance == NULL)
    	{
       		instance = new Singleton();
    	}
    	unlock();
    }
 
    return instance;
}

这样只够极低的几率下,通过越过了if (instance == NULL)的线程才会有进入锁定临界区的可能性,这种几率还是比较低的,不会阻塞太多的线程,但为了防止一个线程进入临界区创建实例,另外的线程也进去临界区创建实例,又加上了一道防御if (instance == NULL),这样就确保不会重复创建了。

image_thumb[3]

常用的场景

单例模式常常与工厂模式结合使用,因为工厂只需要创建产品实例就可以了,在多线程的环境下也不会造成任何的冲突,因此只需要一个工厂实例就可以了。

优点

1.减少了时间和空间的开销(new实例的开销)。

2.提高了封装性,使得外部不易改动实例。

缺点

1.懒汉式是以时间换空间的方式。

2.饿汉式是以空间换时间的方式。

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