Singleton单例模式

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创建型

通过单例模式的设计，使得创建的类在当前进程中只有一个实例，并提供一个全局性的访问点，这样可以规避因频繁创建对象而导致的内存飙升情况。

三个要点：

1）私有化构造函数：这样外界就无法自由地创建类对象，进而阻止了多个实例的产生。

2）类定义中含有该类的唯一静态私有对象：静态变量存放在全局存储区，且是唯一的，供所有对象使用。

3）用公有的静态函数来获取该实例：提供了访问接口。

1）懒汉式：在使用类对象（单例实例）时才会去创建它，不然就懒得去搞。

2）饿汉式：单例实例在类装载时构建，有可能全局都没使用过，但它占用了空间，就像等着发救济粮的饿汉提前排好队等吃的一样。

实现单例模式通常面临两个问题，线程安全和内存泄漏。针对线程安全，可通过双重检测锁的方式来解决；针对内存泄漏，可通过资源管理的方式来解决，如智能指针和静态嵌套类

一、线程安全的懒汉式实现：

智能指针+锁

1. 用锁实现需要时创建空间
2. 用智能指针实现程序结束时释放空间

#include <iostream>
#include <mutex>
 
using namespace std;
class Singleton
{
public:
    // 公有接口获取唯一实例
    static shared_ptr<Singleton> getInstance() {
        lock_guard<mutex> l(m_mutex);
        if (instance == nullptr) {// 若为空则创建
            instance.reset(new Singleton(), [](Singleton* x) {
                delete x;
                });
        }
        return instance;
    }
private:
    // 静态私有对象
    static shared_ptr<Singleton> instance;
    static mutex m_mutex;
};

// 初始化
shared_ptr<Singleton> Singleton::instance;
mutex Singleton::m_mutex;

嵌套类+锁

在类中定义一个删除类，再定义一个这个删除类的静态实例，当所有的类都释放了，会释放这个静态实例，从而调用删除类的析构函数释放空间

写这么麻烦，不如智能指针

// 单例模式演示类
class Singleton
{
public:
	static Singleton* getInstance() {
		if (instance == nullptr) {
			lock_guard<mutex> l(m_mutex);
			if (instance == nullptr) {
				instance = new Singleton();
			}
		}
		return instance;
	}
private:
	// 定义一个删除器
	class Deleter {
	public:
		Deleter() {};
		~Deleter() {
			if (instance != nullptr) {
				delete instance;
				instance = nullptr;
			}
		}
	};
	// 删除器是嵌套类,当该静态对象销毁的时候，也会将单例实例销毁
	static Deleter m_deleter;
private:
	static Singleton* instance;
	static mutex m_mutex;
};
 
// 初始化
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
mutex Singleton::m_mutex;
Singleton::Deleter Singleton::m_deleter;

⭐局部对象

局部静态对象在多线程场景下的初始化行为，只有在首次访问时才会创建实例，后续不再创建而是获取

class Singleton
{
public:
	// 公有接口获取唯一实例
	static Singleton* getInstance() {
		static Singleton instance;
		return &instance;
	}
};

线程安全的饿汉式实现

在一开始就分配好了空间，后续直接返回这个空间的地址就好

// 单例模式演示类
class Singleton
{
public:
	// 公有接口获取唯一实例
	static Singleton* getInstance() {
		return instance;
	}

private:
	// 静态私有对象
	static Singleton* instance;
};
 
// 初始化
Singleton* Singleton::instance = new Singleton();

但有内存泄漏问题，解决方法：

• 智能指针
• 静态嵌套类