【C++】單例模式（餓漢模式、懶漢模式）

什麼是單例模式？

首先先來了解一下設計模式。設計模式（Design Pattern）是一套被反覆使用、多數人知曉的、經過分類的、代碼設計經驗的總結，一共有23種經典設計模式。爲什麼會產生設計模式這樣的東西呢？就像人類歷史發展會產生兵法。最開始部落之間打仗時都是人拼人的對砍。後來春秋戰國時期，七國之間經常打仗，就發現打仗也是有套路的，後來孫子就總結出了《孫子兵法》。孫子兵法也是類似。

使用設計模式的目的：爲了代碼可重用性、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性。 設計模式使代碼編
寫真正工程化；設計模式是軟件工程的基石脈絡，如同大廈的結構一樣。

單例模式

單例模式是設計模式中最常用的一種模式。一個類只能創建一個對象，即單例模式，該模式可以保證系統中該類只有一個實例，並提供一個訪問它的全局訪問點，該實例被所有程序模塊共享。比如在某個服務器程序中，該服務器的配置信息存放在一個文件中，這些配置數據由一個單例對象統一讀取，然後服務進程中的其他對象再通過這個單例對象獲取這些配置信息，這種方式簡化了在複雜環境下的配置管理。

 

單例模式的兩種實現模式

• 餓漢模式

就是說不管你將來用不用，程序啓動時就創建一個唯一的實例對象。

優點：簡單

缺點：可能會導致進程啓動慢，且如果有多個單例類對象實例啓動順序不確定。

class Singleton
{
public:
	static Singleton* GetInstance()
	{
		return &m_instance;
	}
private:
	// 構造函數私有
	Singleton(){};
	// C++98 防拷貝
	Singleton(Singleton const&);
	Singleton& operator=(Singleton const&);
	// or
	// C++11
	Singleton(Singleton const&) = delete;
	Singleton& operator=(Singleton const&) = delete;
	static Singleton m_instance;
};
Singleton Singleton::m_instance; // 在程序入口之前就完成單例對象的初始化

如果單例對象構造十分耗時或者佔用很多資源，比如加載插件啊， 初始化網絡連接啊，讀取文件啊等等，而有可能該對象程序運行時不會用到，那麼也要在程序一開始就進行初始化，就會導致程序啓動時非常的緩慢。 所以這種情況使用懶漢模式（延遲加載）更好。

• 懶漢模式

 等到用的的時候程序再創建實例對象

優點：第一次使用實例對象時，創建對象。進程啓動無負載。多個單例實例啓動順序自由控制。
缺點：複雜 

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>
using namespace std;
class Singleton
{
public:
	static Singleton* GetInstance() {
		// 注意這裏一定要使用Double-Check的方式加鎖，才能保證效率和線程安全
		if (nullptr == m_pInstance) {
			m_mtx.lock();
			if (nullptr == m_pInstance) {
				m_pInstance = new Singleton();
			}
			m_mtx.unlock();
		}
		return m_pInstance;
	}
	// 實現一個內嵌垃圾回收類
	class CGarbo {
	public:
		~CGarbo(){
			if (Singleton::m_pInstance)
				delete Singleton::m_pInstance;
		}
	};
	// 定義一個靜態成員變量，程序結束時，系統會自動調用它的析構函數從而釋放單例對象
	static CGarbo Garbo;
private:
	// 構造函數私有
	Singleton(){};
	// 防拷貝
	Singleton(Singleton const&);
	Singleton& operator=(Singleton const&);
	static Singleton* m_pInstance; // 單例對象指針
	static mutex m_mtx; //互斥鎖
};
Singleton* Singleton::m_pInstance = nullptr;
Singleton::CGarbo Garbo;
mutex Singleton::m_mtx;
void func(int n)
{
	cout << Singleton::GetInstance() << endl;
}
// 多線程環境下演示上面GetInstance()加鎖和不加鎖的區別。
int main()
{
	thread t1(func, 10);
	thread t2(func, 10);
	t1.join();
	t2.join();
	cout << Singleton::GetInstance() << endl;
	cout << Singleton::GetInstance() << endl;
}