Singleton单例模式
来源:互联网 发布:国外网络音乐版权 编辑:程序博客网 时间:2024/06/07 07:11
Singleton 是对全局变量的取代策略
作用:保证一个类只能有一个实例,并提供一个全局唯一的访问点。
仅有一个实例:通过类的静态成员变量来体现。
提供访问它的全局访问点:访问静态成员变量的静态成员函数来体现。
《设计模式》一书中给出了一种很不错的实现,定义一个单例类,使用类的私有静态指针变量指向类的唯一实例,并用一个公有的静态方法获取该实例。
单例模式通过类本身来管理其唯一实例,这种特性提供了解决问题的方法。唯一的实例是类的一个普通对象,但设计这个类时,让它只能创建一个实例并提供对此实例的全局访问。唯一实例类Singleton在静态成员函数中隐藏创建实例的操作。习惯上把这个成员函数叫做Instance(),它的返回值是唯一实例的指针。
单例类Singleton有以下特征:
它有一个指向唯一实例的静态指针,并且是私有的;
它有一个公有的函数,可以获取这个唯一的实例,并且在需要的时候创建该实例;
上面是标准的Singleton实现,但是存在如下问题:
添加模板化实现:
实现线程安全:
CresGuard 类主要的功能是线程访问同步,代码如下:
作用:保证一个类只能有一个实例,并提供一个全局唯一的访问点。
仅有一个实例:通过类的静态成员变量来体现。
提供访问它的全局访问点:访问静态成员变量的静态成员函数来体现。
《设计模式》一书中给出了一种很不错的实现,定义一个单例类,使用类的私有静态指针变量指向类的唯一实例,并用一个公有的静态方法获取该实例。
单例模式通过类本身来管理其唯一实例,这种特性提供了解决问题的方法。唯一的实例是类的一个普通对象,但设计这个类时,让它只能创建一个实例并提供对此实例的全局访问。唯一实例类Singleton在静态成员函数中隐藏创建实例的操作。习惯上把这个成员函数叫做Instance(),它的返回值是唯一实例的指针。
单例类Singleton有以下特征:
它有一个指向唯一实例的静态指针,并且是私有的;
它有一个公有的函数,可以获取这个唯一的实例,并且在需要的时候创建该实例;
它的构造函数是私有的,这样就不能从别处创建该类的实例。
在Singleton模式的结构图中可以看到,我们通过维护一个static的成员变量_instance来记录这个唯一的对象实例。通过提供一个staitc的接口Instance来获得这个唯一的实例。
代码如下:
class Singleton{public: static Singleton * Instance() { if( 0== _instance) { _instance = new Singleton; } return _instance; }protected: Singleton(void) { } virtual ~Singleton(void) { } static Singleton* _instance;};
上面是标准的Singleton实现,但是存在如下问题:
1.没有实现垃圾回收
2.没有实现模板化,如果有很多类都需要用到Singleton模式,那么每个类都需要这样实现,比较冗余。实现模板化后大大减少工作量
3.上面实现不是多线程安全的
下面针对上面的问题一一解决:
实现垃圾回收:引入auto_ptr
#include <memory>#include <iostream>using namespace std;class Singleton{public: static Singleton * Instance() { if( 0== _instance.get()) { _instance.reset( new Singleton); } return _instance.get(); }protected: Singleton(void) { cout <<"Create Singleton"<<endl; } virtual ~Singleton(void) { cout << "Destroy Singleton"<<endl; } friend class auto_ptr<Singleton>; static auto_ptr<Singleton> _instance;};//Singleton.cppauto_ptr<Singleton> Singleton::_instance;
添加模板化实现:
#pragma once #include <memory>using namespace std;using namespace C2217::Win32; namespace C2217{namespace Pattern{template <class T>class Singleton{public: static inline T* instance(); private: Singleton(void){} ~Singleton(void){} Singleton(const Singleton&){} Singleton & operator= (const Singleton &){} static auto_ptr<T> _instance;}; template <class T>auto_ptr<T> Singleton<T>::_instance; template <class T> inline T* Singleton<T>::instance(){ if( 0== _instance.get()) { _instance.reset ( new T); } return _instance.get();} //Class that will implement the singleton mode,//must use the macro in it's delare file#define DECLARE_SINGLETON_CLASS( type ) \ friend class auto_ptr< type >;\ friend class Singleton< type >;}}
实现线程安全:
但是如果把它用到多线程的程序就会发生问题。主要的问题在于同时执行_instance.reset ( new T); 就会同时产生两个新的对象,然后马上释放一个,这跟Singleton模式的本意不符。所以,需要更加安全的版本:
/******************************************************************** Module: Singleton.h********************************************************************/#pragma once #include <memory>using namespace std;#include "Interlocked.h"using namespace C2217::Win32; namespace C2217{namespace Pattern{template <class T>class Singleton{public: static inline T* instance(); private: Singleton(void){} ~Singleton(void){} Singleton(const Singleton&){} Singleton & operator= (const Singleton &){} static auto_ptr<T> _instance; static CResGuard _rs;}; template <class T>auto_ptr<T> Singleton<T>::_instance; template <class T>CResGuard Singleton<T>::_rs; template <class T> inline T* Singleton<T>::instance(){ if( 0 == _instance.get() ) { CResGuard::CGuard gd(_rs); if( 0== _instance.get()) { _instance.reset ( new T); } } return _instance.get();} //Class that will implement the singleton mode,//must use the macro in it's delare file#define DECLARE_SINGLETON_CLASS( type ) \ friend class auto_ptr< type >;\ friend class Singleton< type >;}}
CresGuard 类主要的功能是线程访问同步,代码如下:
</pre><pre name="code" class="cpp"> /******************************************************************************Module: Interlocked.hNotices: Copyright (c) 2000 Jeffrey Richter******************************************************************************/ #pragma once/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // Instances of this class will be accessed by multiple threads. So,// all members of this class (except the constructor and destructor)// must be thread-safe.class CResGuard {public: CResGuard() { m_lGrdCnt = 0; InitializeCriticalSection(&m_cs); } ~CResGuard() { DeleteCriticalSection(&m_cs); } // IsGuarded is used for debugging BOOL IsGuarded() const { return(m_lGrdCnt > 0); } public: class CGuard { public: CGuard(CResGuard& rg) : m_rg(rg) { m_rg.Guard(); }; ~CGuard() { m_rg.Unguard(); } private: CResGuard& m_rg; }; private: void Guard() { EnterCriticalSection(&m_cs); m_lGrdCnt++; } void Unguard() { m_lGrdCnt--; LeaveCriticalSection(&m_cs); } // Guard/Unguard can only be accessed by the nested CGuard class. friend class CResGuard::CGuard; private: CRITICAL_SECTION m_cs; long m_lGrdCnt; // # of EnterCriticalSection calls};
Example::实用方法:
ServiceManger实现单件模式的类,就应该这样实现:
#pragma once#include "singleton.h"using namespace C2217::Pattern; class ServiceManger{public: void Run() { }private: ServiceManger(void) { } virtual ~ServiceManger(void) { } DECLARE_SINGLETON_CLASS(ServiceManger);}; typedef Singleton<ServiceManger> SSManger; 在使用的时候很简单,跟一般的Singleton实现的方法没有什么不同。int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){ SSManger::instance()->Run();}
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