单件模式

在软件系统中,经常有这样一些特殊的类,必须保证他们在系统中只有一个实例,才能确保他们的逻辑正确性、以及良好的效率。
如何绕过常规的构造器,提供一种机制来保证一个类只有一个实例?
这应该是类设计者的责任,而不是使用者的责任。


Defination

保证一个类有一个实例,并提供一个该实例的全局访问点。


Structure


Impletation

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class Singleton {
private:
Singleton();
Singleton(const Singleton &other);
public:
static Singleton* getInstance();
static Singleton *m_instance;
}
Singleton * Singleton::m_instance = NULL;
// 线程非安全版本
Singleton* Singleton::getInstance() {
if (m_instance == NULL) {
m_instance = new Singleton();
}
return m_instance;
}
// 线程安全版本,但锁的代价太高
Singleton* Singleton::getInstance() {
Lock lock;
if (m_instance == NULL) {
m_instance = new Singleton();
}
return m_instance;
}
// 双检查锁,但由于内存读写reorder不安全
Singleton* Singleton::getInstance() {
if (m_instance == NULL) {
Lock lock;
if (m_instance == NULL) {
m_instance = new Singleton();
}
}
return m_instance;
}
// 使用C++语言的volatile关键字,禁止编译器优化
class Singleton {
private:
Singleton();
Singleton(const Singleton &other);
public:
static volatile Singleton* volatitle getInstance();
static volatile Singleton *m_instance;
}
volatile Singleton* volatile Singleton::getInstance() {
if (m_instance == NULL) {
Lock lock;
if (m_instance == NULL) {
m_instance = new Singleton();
}
}
return m_instance;
}

Summary

  • Singleton模式中的实例构造器可以设置为protected以及允许子类派生。
  • Singleton模式一般不要支持拷贝构造函数和Clone接口,因为有可能会导致多个对象实例,与Singleton模式的初衷违背。
  • 如何实现多线程环境下安全的Singleton?注意对双检查锁的正确实现。