单例设计模式：确保类的唯一实例
在软件工程中，设计模式是一组常见问题的解决方案，是解决特定问题的模板。单例（Singleton）设计模式是创建型模式的一种，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取这个实例。
什么是单例模式？
单例模式的核心思想是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。这样做的好处是控制了实例的数量，并且可以节省系统资源。在实际应用中，比如配置管理器、线程池、缓存等场景，单例模式都非常有用。
如何实现单例模式？
在C++中，实现单例模式通常涉及以下几个步骤：
- 私有化构造函数和复制构造函数
- 提供一个私有的静态实例变量
- 提供一个公有的静态获取实例的方法
饿汉式
#includes<iostream>
using namespace std;
/*
单例模式：一个类不管创建多少次对象，永远只能得到该类型的一个对象实例
比如日志模块,数据库模块，
饿汉式单例模式：还没有获取实例对象，实例对象就已经产生
懒汉式单例模式：唯一的实例对象，知道第一次获取它的时候，才产生
*/
//首先要先限制构造函数的访问方式
//这是饿汉式单例模式 是线程安全的
class Singlento
{
public:
//定义一个接口 用户可以调用这个类的实例对象
static Singlento* getInstance(){// #3获取类的唯一实例对象的接口方法
return &instance;
}
private:
static Singlento instance;//# 2 给一个实例
Singlento()//#1 构造函数私有化
{
}
Singlento(const Singlento&) = delete;
Singlento& operator = (const Singlento&) = delete;
};
Singlento Singlento::instance;
int main()
{
Singlento *p1 = Singlento::getInstance();
Singlento *p2 = Singlento::getInstance();
Singlento *p3 = Singlento::getInstance();
//打印的结果都是一样的
return 0;
}
/静态成员变量为啥在类外实现 //在C++中，静态成员变量是属于类的所有实例共享的变量。不同于非静态成员变量，静态成员变量并不属于类的任何单个实例，而是存在于所有实例之间的共享空间中。 //为了使用静态成员变量，必须在类的外部对其进行定义和初始化。这一步骤是必须的，因为它为该静态成员分配存储空间。如果在类内部声明了一个静态成员变量，那只是对其进行了声明而已，并没有定义它
懒汉式
//懒汉式
class Singlento
{
public:
//定义一个接口 用户可以调用这个类的实例对象
static Singlento* getInstance(){// #3获取类的唯一实例对象的接口方法
if(instance == nullptr){
instance = new Singlento();
}
return instance;
}
private:
static Singlento *instance;//# 2 给一个实例
Singlento()//#1 构造函数私有化
{
}
Singlento(const Singlento&) = delete;
Singlento& operator = (const Singlento&) = delete;
};
Singlento* Singlento::instance == nullptr;
int main()
{
Singlento *p1 = Singlento::getInstance();
Singlento *p2 = Singlento::getInstance();
Singlento *p3 = Singlento::getInstance();
//打印的结果都是一样的
return 0;
}
多线程
//多线程
std::mutex mtx;
class Singlento
{
public:
//定义一个接口 用户可以调用这个类的实例对象
static Singlento* getInstance(){// #3获取类的唯一实例对象的接口方法
if(instance == nullptr){
lock_guard<mutex> guard(mtx);
if(instance == nullptr){//锁+双重判断 因为要是多线程 线程二进来以后阻塞了 县城一赋值之后出去就释放锁
//线程二进来之后又要new一个这是不行的
instance = new Singlento();
}
}
return instance;
}
private:
static Singlento *instance;//# 2 给一个实例
Singlento()//#1 构造函数私有化
{
}
Singlento(const Singlento&) = delete;
Singlento& operator = (const Singlento&) = delete;
};
Singlento* Singlento::instance == nullptr;
int main()
{
Singlento *p1 = Singlento::getInstance();
Singlento *p2 = Singlento::getInstance();
Singlento *p3 = Singlento::getInstance();
//打印的结果都是一样的
return 0;
}
结语
单例模式是一种强大而简单的设计模式，它通过确保只有一个实例存在，来减少资源使用并保护数据的完整性。然而，它也有缺点，比如在多线程环境中可能会变得复杂，并且可能导致代码的紧密耦合，这可能会影响到代码的可测试性
