单例模式--改进版

C++讲究的是代码的封装和复用，那么今天学习的设计模式，就是为了提高代码的可重用性。单例模式是最常见，最基本的设计模式。

 单例模式特点：保证系统中一个类只能有一个实例而且易于被外界访问。

 为什么会有单例模式？

    对于一个系统来说，只有一个实例很重要，例如，一个系统中可以存在多个打印机，但是只能有一个正在工作的任务；windows只能打开一个任务管理器，如果你不这些窗口进行控制的话，将会弹出多个窗口，如果这些窗口的内容完全一致的话，就是重复对象，浪费资源。如果弹出来的内容不一致，那么系统在这个瞬间是存在多个状态，与实际不相符，也会让人很难理解。由此可见，实例化对象的唯一划，就很重要了。

单例模式的三个必须：一个类必须只有一个实例；自己必须自行创造这个实例；必须自行向整个系统提供这个实例。

模式分析：

单例模式保证一个类只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。单利模式拥有一个私有的构造函数，确保用户无法通过new来直接实例化它，你将它的构造函数私有了，那么无法使用它，那么不就是聋子耳朵--样子了。所以必须提供一个public的静态方法，以确保其他的对象可以同过这个静态方法获取到它。

单例模式模式的代码实现：

第一次代码：

class singleton

{

    public:

        static singleton *getIntance()

        {

            return &object;

        }

    private:

        singleton(){}//构造函数

        static singleton object;

}

singleton singleton::object :

一个私有的构造函数，通过public方法*getlintance（）这个方法得到这个实例。在私有构造函数之后多了一个静态的对象，这样子每一次就只能获取到同一个实例，而且你操作也是同一个实例。

也许聪明的你，已经发现了问题所在，那就是你看到一个全局变量，大家都知道全局变量在函数刚开始的时候，就会先加载到内存中，那么无论你是否在以后使用，都会先装载。这样子在效率上面，是不是就很落后，然整个程序出现了一个慢启动。所以我们第二次来一个修改。

第二次修改后的代码：

class singleton

{

    public:

        static singleton *getIntance()

        {

            if(pobject == NULL)

            {

                pobject = new singleton();

            }

            return pobject;

        }

    private:

        singleton(){}//构造函数

        static singleton *pobject;

}

singleton *singleton::pobject = NULL :

改进后代码的分析：我们将一个静态变量换成一个静态的指针，这样子每次加载的时候，只需要加载4个字节的（32位）指针大小就可以了。每次通过getlntance获取实例的时候，都会先进判断，看是不是已经有一个对象了。

其实你要是能想到这一步，说明你还是很注重代码效率的人，那么觉得这样子就完美了吗？

想一想安全，你有考虑吗？什么是安全，这个代码安全吗？

线程安全：就是在多个线程调用时，会不会出现竟态现象。什么事竟态条件？简单的说，就是随着多个线程的调用顺序的不同，看他的结果是否相同！如果不同，那就是不安全的，那么问题来了，这个第二次修改的过程中，我们只看到了判断是不是已经实例，假如：第一个线程比较快。他自己到了，发现这个实例还没有实例化，那么它可开心了，就开始去new，可是谁知道new的时候太慢了，这时候也来了一个线程，这个一看也没有已经实例的对象，于是自己也去new。简单例子说明一个简单安全问题，这个不是一个原子操作，存在安全风险。

也许你会想到加上互斥锁，这说明你还是有不错的LINUX安全的基础的，问题出现了进行解决，第三次修改；

第三次修改后的代码：

class singleton

{

    public:

        static singleton *getIntance()

        {

            pthread_mutex_lock(&mutex);

            if(pobject == NULL)

            {

                pobject = new singleton();

            }

            pthread_mutex_unlock(&mutex);

            return pobject;

        }

    private:

        singleton(){}//构造函数

        static singleton *pobject;

}

singleton *singleton::pobject = NULL :

简单的互斥锁，解决了上个例子中两个线程的竟态条件，第一个线程先到就先开始new，而线程到的时候，发现有个人正在关门创造对象，那没办法你也没有对象，也不能new，所以就只能等待了。竟态问题解决了。会不会就会出现其他的问题。不出现问题是不可能的。

这么完美还有什么问题呢？问题只要你发现它总会有的；

它的装载你考虑了，他的安全你也考虑了，但是你有没有想过一些极端的，加了这个加了互斥锁，安全了确实安全了，可是你想过不是所有的程序都会有那么多线程的，如果我是一个单线程，这样子我每次得到一个实例的时候，都会先进性一个加锁，解锁。浪费时间，针对于多线程下，存在的单线程也得有效率呀，

第四次修改代码：

class singleton

{

    public:

        static singleton *getIntance()

        {

            if(pobject == NULL)

            {

                pthread_mutex_lock(&mutex);

                if(pobject == NULL)

                {

                     pobject = new singleton();

                }

                pthread_mutex_unlock(&mutex);

            }

            return pobject;

        }

    private:

        singleton(){}//构造函数

        static singleton *pobject;

}

singleton *singleton::pobject = NULL :

双重判断，如果你是单线程的话，第一次没有实例，就先开始自己关起门来new，等到下次再得到这个实例的时候，就先外层的判断，一看已经有一个实例了，就不用在进入，不用每次加锁，解锁。在多线程下，单线程也是高效的。

对于单例模式的改进，我只能到这里了，欢迎你提出更好的改进方案。