【设计模式】设计模式C++编程实现之单例模式(Singleton Pattern)
来源:互联网 发布:淘宝产品图片制作 编辑:程序博客网 时间:2024/06/09 20:28
有一些对象我们只需要一个,比如说线程池(threadpool)缓存(cache)、对话框、处理偏好设置和注册表的对象、日志对象,充当打印机、显卡等设备的驱动程序的对象。如果制造出多个实例,则会导致许多问题的产生。
许多时候的确可以通过程序员之间的阅读就可以办到,但是利用单例模式是更好的办法。
单例模式给我们一个全局的访问点,和全局变量一样方便,有没有全局变量的缺点(必须在程序开始就创建,如果后面没有用到,会造成资源的浪费)。
单件模式的定义:
确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。
UML图如下:
图一 单例模式UML图
单件模式实现方式:
将构造函数声明为私有的,在类中定义一个静态成员变量记录类的唯一实例。定义一个静态public方法来实例化对象,并返回这个实例。在这个方法中实行延迟化策略。如果我们不需要这个实例,就永远不会实例化它。在外部只能通过调用这个方法来实例化对象。
经典单件模式C++代码实现:
//单例模式#include <iostream>using namespace std;//经典单例模式实现class Singleton{private:static Singleton *uniqueInstance;//利用一个静态变量来记录Singleton的唯一实例Singleton(){};public://实例化对象的方法static Singleton* getInstance(){if(NULL == uniqueInstance)uniqueInstance = new Singleton();return uniqueInstance;}};Singleton* Singleton::uniqueInstance = NULL;//静态成员变量初始化int main(){Singleton *singletonObj = Singleton::getInstance();delete singletonObj;return 0;}
当在多线程环境下使用单件模式时,可能会出现问题。问题出在函数getInstance(),没有实现同步。
解决方法:
(1)加同步锁
加锁来实现多个线程判断instance是否为空以及创建实例正常进行。代码如下:
class SingletonPattern{private:static SingletonPattern *instance;//静态类型的实例SingletonPattern(){}//构造函数public:static SingletonPattern *getInstance(){Lock();//加锁函数if (NULL == instance)//延迟初始策略{instance = new SingletonPattern();}UnLock();//释放锁函数return instance;}};
但是可能会造成程序运行效率的急剧下降。
(2)双重检查加锁
我们可以针对上面一种加同步锁的方法进行优化。
因为只有当实例还没有创建之前需要进行加锁操作,以保证只有一个线程创建出实例。而当实例已经被创建出之后,就不需要再做加锁操作了。
优化后的代码如下:
class SingletonPattern{private:static SingletonPattern *instance;//静态类型的实例SingletonPattern(){}//构造函数public:static SingletonPattern *getInstance(){if (NULL == instance)//延迟初始策略{Lock();//加锁函数if (NULL == instance){instance = new SingletonPattern();}UnLock();//释放锁函数}return instance;}};
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