前言

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，该实例被所有程序模块共享。

使用场景

1.程序运行过程，都是只需要一个对象的情况，如全局配置Configure

基本思路

构造函数声明为private或protect防止被外部函数实例化。
提供一个全局的静态方法（全局访问点）。
内部保存一个private static的类指针保存唯一的实例，实例的动作由一个public的类方法代劳，该方法也返回单例类唯一的实例。

例1.0

#include <iostream>

using namespace std;


class SingletonBase
{
protected:
    SingletonBase(){
        cout<<"SingletonBase created"<<endl;
    };
    ~SingletonBase(){
        cout<<"SingletonBase destoryed"<<endl;
    };
private:
    static SingletonBase* ptr;
public:
    static SingletonBase* GetInstance(){
        if (ptr== NULL){
            ptr = new  SingletonBase();
        }
        return ptr;
    }

};

SingletonBase* SingletonBase::ptr = NULL;

如果不考虑线程安全这样是可以的。

解释线程安全：线程安全，指多线程并发调用时，对同一信号量进行操作时，存在幻读，脏读等线程问题。例如线程A 调用GetInstance(),线程B 也同时调用GetInstance(),同一时刻，由于没有加锁，导致从内存读入的数据都是ptr=NULL,导致同一时间都会new一个，极大浪费了空间，且线程A，B最后操作的对象极有可能不是一个对象。

所以考虑线程安全这样是不行的。所以有了以下两种

1.懒汉式

顾名思义：懒人，第一次用到的时候才会想到去创建，跟懒加载概念类似。以时间换空间，用到的时候，会需要时间去创建实体，以减少不用的时候的堆空间。

例1.0就是最基本的懒汉式。

为了解决线程安全问题，我们选择一种方法

加锁

例1.1

#include <iostream>
#include <mutex>

using namespace std;

/**
 * use lock
 */

class SingletonLazy1
{
protected:
    SingletonLazy1(){
        cout<<"SingletonBase created"<<endl;
    };
    ~SingletonLazy1(){
        cout<<"SingletonBase destoryed"<<endl;
    };
private:
    static SingletonLazy1* ptr;

public:
    static mutex singleton_lock;
    static SingletonLazy1* GetInstance(){

        singleton_lock.lock();
        if (ptr== NULL){
            ptr = new  SingletonLazy1();
        }
        singleton_lock.unlock();

        return ptr;
    }

};
mutex SingletonLazy1::singleton_lock;
SingletonLazy1* SingletonLazy1::ptr=NULL;

同理也可以使用智能指针 lock_guard,shared_lock,unique_lock

2.饿汉式

顾名思义：饿汉，饥不择食，要吃现成的，必须类一加载，就创建，必须及时。以空间换时间，省去用到时加载的时间。

例1.2

#include <iostream>
#include <mutex>

using namespace std;

/**
 * hungry mode
 */

class SingletonHungry
{
protected:
    SingletonHungry(){
        cout<<"SingletonBase created"<<endl;
    };
    ~SingletonHungry(){
        cout<<"SingletonBase destoryed"<<endl;
    };
private:
    static SingletonHungry* ptr;

public:
    static SingletonHungry* GetInstance(){
       return ptr;
    }

};

SingletonHungry* SingletonHungry::ptr=new SingletonHungry;

关于饿汉式的线程安全问题

饿汉式内变量线程安全我持怀疑态度

实例多线程情况下使用单例

问题：开三个线程，使之变量A = 0，累加到100，顺序执行？

/*
 *
 * 问题：开三个线程，使之变量A = 0，累加到100，顺序执行？
 *
 */

//void ThreadFunc1(){
//    while(1){
//        if(SingletonBase::GetInstance()->counter >100){
//            return;
//        }
//        cout<<(SingletonBase::GetInstance()->counter++)<<endl;
//    }
//}

void ThreadFunc2(){
    while(1){
        MyLock.lock();
        if(SingletonLazy1::GetInstance()->counter >100){
            MyLock.unlock();
            return;
        }
        cout<<(SingletonLazy1::GetInstance()->counter++)<<endl;
        MyLock.unlock();
    }
}

void ThreadFunc3(){
    while(1){
        MyLock.lock();
        if(SingletonHungry::GetInstance()->counter >100){
            MyLock.unlock();
            return;
        }
        cout<<(SingletonHungry::GetInstance()->counter++)<<endl;
        MyLock.unlock();
    }
}



int main()
{

////   use Base
//    thread th1(ThreadFunc1);
//    thread th2(ThreadFunc1);
//    thread th3(ThreadFunc1);

//    th1.join();
//    th2.join();
//    th3.join();

//// use Lazy
//    thread th1(ThreadFunc2);
//    thread th2(ThreadFunc2);
//    thread th3(ThreadFunc2);

//    th1.join();
//    th2.join();
//    th3.join();


    thread th1(ThreadFunc3);
    thread th2(ThreadFunc3);
    thread th3(ThreadFunc3);

    th1.join();
    th2.join();
    th3.join();

    return 0;
}

补充一点： Qt项目可以直接使用std::thread No-Qt项目中，需要CONFIG += thread

总结

demo地址

[学习][笔记]设计模式（基于C/C++实现）＜一＞单例模式

前言