单例模式剖析：C++中单例的实现之道

2023-09-06 02:26:16

单例模式：确保只有一个实例

单例模式简介

在软件开发中，单例模式是一种设计模式，它确保一个类只有一个实例。它提供了一个全局访问点来获取这个单一的实例。单例模式广泛应用于需要集中管理资源或确保数据一致性的场景。

实现单例模式

在 C++ 中，有几种常见的单例模式实现方法：

饿汉式单例： 在类加载时即创建实例，并将其存储在静态变量中。优点：线程安全、性能好。缺点：即使不使用也会创建实例，造成资源浪费。

class Singleton {
public:
  static Singleton& getInstance() {
    static Singleton instance;
    return instance;
  }
private:
  Singleton() {}
};

懒汉式单例： 仅在第一次使用类时才创建实例，并将其存储在静态变量中。优点：不会浪费资源。缺点：在多线程环境中可能会创建多个实例。

class Singleton {
public:
  static Singleton& getInstance() {
    static Singleton* instance = nullptr;
    if (instance == nullptr) {
      instance = new Singleton();
    }
    return *instance;
  }
private:
  Singleton() {}
};

双重检查锁单例： 结合了饿汉式和懒汉式的优点。先检查静态变量是否已创建实例，如果没有再进行同步操作创建。既不会浪费资源，也不会在多线程环境下创建多个实例。

class Singleton {
public:
  static Singleton& getInstance() {
    static Singleton* instance = nullptr;
    if (instance == nullptr) {
      std::mutex m;
      std::lock_guard<std::mutex> lock(m);
      if (instance == nullptr) {
        instance = new Singleton();
      }
    }
    return *instance;
  }
private:
  Singleton() {}
};

单例模式应用场景

单例模式在软件开发中有着广泛的应用，一些常见场景包括：