單例模式：用來創建獨一無二的，只能夠有一個實例的對象。 單例模式的結構是設計模式中最簡單的，但是想要完全實現一個線程安全的單例模式還是有很多陷阱的，所以面試的時候屬於一個常見的考點~
單例模式的應用場景：有一些對象其實只需要一個，比如：線程池，緩存，對話框，處理偏好設置和註冊表的對象，日誌對象，充當打印機，顯卡等設備的驅動程序對象。這些對象只能夠擁有一個實例，如果創建出了多個實例，就會導致一些程序的問題。程序的行爲異常，資源使用的過量，或者導致不一致的結果。常用來管理共享的資源，比如數據庫的連接或者線程池。
單例模式的類圖非常簡單，如下~，並且經典的實現也非常的簡單。
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class Singleton
{public: static Singleton*
getInstance(); //析構的時候釋放資源~ ~Singleton()
{ if(
(_instance != NULL) delete _instance; }protected: Singleton();private: static Singleton*
_instance;}Singleton
*Singleton::_instance = NULL;Singleton*
Singleton::getInstance() { if(
_instance == NULL) { _instance
= new Singleton(); } return _instance;} |
經典的實現非常容易，但是存在一個問題，就是這個經典的實現非線程安全，多線程的情況下，這個單例模式的實現會出現問題~，如何解決呢？改進！
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class Lock{private: mutex
mtex;public: Lock(mutex
m) : mtex(m) { mtex.Lock(); } ~Lock() { mtex.Unlock(); }}; |
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class Singleton
{public: static Singleton*
getInstance(); //析構的時候釋放資源~ ~Singleton()
{ if(
(_instance != NULL) delete _instance; }protected: Singleton();private: static Singleton*
_instance;<br> static mutex
m;}Singleton
*Singleton::_instance = NULL;Singleton*
Singleton::getInstance() {<br> //check
之前進行臨界區加鎖操作<br> Lock lock(m); if(
_instance == NULL) { _instance
= new Singleton(); } return _instance;} |
線程安全保證的一種方法及爲在check _instance == NULL 之前進行臨界區加鎖，如果已經有一個線程進入訪問，其他線程必須等待，這樣就能夠保證多線程情況下實例的唯一！
but，互斥的同步會導致性能的降低，即使_instance已經不爲空了，每次還是需要加鎖，這樣操作花費就比較多，性能必定比較差。
另外還有一些比較好的方法：
1.（非線程同步的方法）上面的操作均爲一種lazy initialization的思想，及用到的時候在初始化，這樣程序效率比較高，但是有一個另外比較好的方法可以採用是提前初始化，將_instance設置爲static之後直接初始化爲Singleton對象，每次只需要執行返回操作即可。
這樣的話同樣會導致問題，就是如果單例本來資源比較多，但是不需要創建那麼早，就會消耗資源~。
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class Singleton
{public: static Singleton*
getInstance(); //析構的時候釋放資源~ ~Singleton()
{ delete _instance; }protected: Singleton();private: static Singleton*
_instance;}Singleton
*Singleton::_instance = new Singleton();Singleton*
Singleton::getInstance() { return _instance;} |
2.另外一種提升因爲同步導致的性能變差的方法稱爲“雙重檢驗加鎖”。方法如下：
思路是只有在第一次創建的時候進行加鎖，當_instance不爲空的時候就不需要進行加鎖的操作，這樣就可以提升性能~
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class Lock{private: mutex
mtex;public: Lock(mutex
m) : mtex(m) { mtex.Lock(); } ~Lock() { mtex.Unlock(); }};class Singleton
{public: static Singleton*
getInstance(); //析構的時候釋放資源~ ~Singleton()
{ if(
(_instance != NULL) delete _instance; }protected: Singleton();private: static Singleton*
_instance; static mutex
m;}Singleton
*Singleton::_instance = NULL;Singleton*
Singleton::getInstance() { //check
之前進行臨界區加鎖操作 //雙重檢驗加鎖 if(_instance
== NULL ) { Lock
lock(m); if(
_instance == NULL) { _instance
= new Singleton(); } } return _instance;} |
總之，小小單例模式問題還是挺多的，面試官喜歡問的一個問題~，因爲還是有很多陷阱的。
