设计模式学习（一） 单例模式

为了更好地理解面向对象的思想，我需要更好地理解一下24种常用的设计模式，因此计划好好理解一下这些设计模式并把自己对于这种模式的一些想法和实现的代码记录在博客上。

今天首先从最简单的“单例模式”开始：

单例模式是创建型模式的一种，是24种设计模式中相对最简单的一种，但是使用频率还是比较高的。

书上对其的定义为：确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。

我们初学者乍一看，感觉这个定义下得还是比较难理解的，因此下面我来给出自己的理解方式：在我们实现一个系统的时候，有些对象我们并不希望在程序中随便的创建（比如说查询系统配置参数），原因有以下两点，1、如果多次创建这个对象，而每次的创建都实现相同的功能，返回相同的结果，毫无疑问这样的重复创建是一种浪费系统资源的行为；2、如过两个同时打开的对象返回的结果不相同，那么就意味着程序出现不一致，可能是某个对象修改了数据，而另外一个对象向并没有作出相应的改变。

因此在我们的实际开发过程中，一旦碰到了这样的问题，我们可以应用“单例模式”来进行解决。

以类singleSchema为例

解决方法：

1、因为我们不允许随意的new新的对象出来，所以我们的构造函数和析构函数要写为私有的。

2、虽然我们不允许类外new新的对象，但是在类内这种行为是被允许的，定义一个私有的静态指向自己类型（singleSchema）的指针，今后用来指向类内创建的对象（当然在没有创建新的对象时指向nullptr）。

3、使用一个静态函数来返回这个指针所指的对象。

基于以上几点解决方案，我们可以写出以下的头文件：

/* * class.h * *  Created on: 2014-3-18 *      Author: rookie */#ifndef CLASS_H_#define CLASS_H_#include <iostream>class singleSchema{private:singleSchema();virtual ~singleSchema();static singleSchema* pSch;int value;public:static singleSchema* getInstance(){if(pSch == nullptr)pSch = new singleSchema();return pSch;}void printValue();void setValue(int);};singleSchema::singleSchema(){this->value = 0;}singleSchema::~singleSchema(){}void singleSchema::printValue(){std::cout<<this->value<<std::endl;}void singleSchema::setValue(int val){this->value = val;}singleSchema* singleSchema::pSch = nullptr;#endif /* CLASS_H_ */

当我们每次需要调用类的setValue(int)和printValue()函数时，首先调用getInstance()返回指向内部定义的对象的指针，再通过指针调用这两个函数。

我们分析上面的代码可知，在我们使用getInstance()函数的时候，我们先判断了指向内部创建对象的指针是否为空，由于我做了singleSchema* singleSchema::pSch = nullptr; 操作，所以会在类内创建对象，并且用指针指向它，那么以后在调用这个函数的时候，就不再会创建新的对象了。

主函数的测试内容如下：

#include <iostream>#include "class.h"using namespace std;int main(){singleSchema* ptr1 = singleSchema::getInstance();ptr1->printValue();ptr1->setValue(20);ptr1->printValue();singleSchema* ptr2 = singleSchema::getInstance();ptr2->printValue();return 0;}

如果运行上述代码，出现的结果是0 20 20，可以知道无论我们在哪使用printValue()和setValue(int)函数，结果都不会改变的，看似我们的目的已经达到了！但是又有一个新的问题出现了，如果在多线程调用这两个函数呢？

通过实验得到的是，还是出现了结果不一致的情况！因为在某个线程第一次调用getInstance()函数时，类的内部new了一个新的对象出来，可是就当在new新的对象的时候，另一个线程调用了getInstance()函数，检测到的仍是指针为空，那么这时冲突就产生了。

因此出现了饿汉式单例类和懒汉式单例类，前者的实现方式是在类被加载时，先创建内部对象，这样系统不论是否用到此对象，始终会占用资源；后者认识第一次被访问时创建对象，但是类要处理好多线程的调用问题。两者都有利弊。

最后介绍一下单例模式的适用场景：

1、系统只需要一个实例对象

2、客户调用实例，只允许使用一个公共访问点，除此之外，不再允许其他途径访问。