C++用多种方式实现Singleton单例模式

题目：设计一个类，只能生成该类的一个实例。

（1）解法一：只适用于单线程环境

由于要求只能生成一个实例，因此我们必须把构造函数设为私有函数以禁止他人创建实例。我们可以定义一个静态的实例，在需要的时候创建该实例。

public class Singleton1{  private Singleton1(){    }    private static Singleton1 instance = NULL;    public static Singleton1 funcInstance{      get{          if(instance == NULL){              instance = new Singleton1();      }           return instance;          }  }  }

上述代码在Singleton1的静态方法funcInstance()中，只有在instance为null的时候才创建一个实例以避免重复创建，同时把构造函数定义为私有函数，这样才能确保只创建一个实例。

（2）解法二：虽然能在多线程环境中能工作但是效率不高

解法一中的代码在单线程的时候工作正常，但是在多线程的情况下就有问题了。假设两个线程同时运行到判断instance是否为null的if语句，并且instance的确没有创建时，那么两个线程都会创建一个实例，此时就不再满足单例模式的要求了。

为了保证在多线程环境下我们还是只能得到类型的一个实例，需要加上一个同步锁。实现如下：

public class Singleton2{  private Singleton2(){    }    private static readonly object syncObj = new object();    private static Singleton2 instance = NULL;    public static Singleton2 funcInstance{      get{            lock(sync){              if(instance == NULL){                    instance = new Singleton2();        }              }            return instance;          }  }  }

我们还是假设有两个线程同时想创建一个实例。由于在一个时刻只有一个线程能得到同步锁，当第一个线程加上锁时，第二个线程只能等待。当第一个线程发现实例还没有创建时，他创建出一个实例。接着第一个线程释放同步锁，此时第二个线程可以加上同步锁，并运行接下来的代码。这个时候由于实例已经被第一个线程创建出来了，第二个线程就不会重复创建实例了。但是加锁是一个比较耗时的操作，我们应该尽量避免。

（3）解法三：加同步锁前后两次判断实例是否已存在

我们只是在实例还没有创建之前需要加锁操作，以保证只有一个线程创建出实例。而当实例已经创建之后，就不需要加锁操作了。代码实现如下：

public class Singleton3{  private Singleton3(){    }    private static readonly object syncObj = new object();    private static Singleton3 instance = NULL;    public static Singleton3 funcInstance{      get{            if(instance == NULL){              lock(sync){                    if(instance == NULL){                        instance = new Singleton3();          }                  }              }            return instance;          }  }  }

Singleton3中只有当instance为NULL即没有创建时，需要加锁操作。当instance已经创建出来后，则无需加锁。因为只有第一次的时候instance为NULL，因此只有在第一次试图创建实例的时候需要加锁，这样Singleton3的时间效率就比Singleton2好。

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