onesimple

“只生一个娃”--设计模式中的单例模式(Singleton)


封面

  所谓单例模式(Singleton),即指一个类只有一个实例(Instance),并给外界提供访问该实例的一个全局访问点。


  • 引言
      被人问到什么是单例模式,突然回答不上来,似乎印象不深了。回去补了一下功课,突然明白了,原来在项目中一直使用的日志模块即采用了单例模式,只是熟视无睹,没有意识到罢了。
      所谓单例模式(Singleton),即指一个类只有一个实例(Instance),并给外界提供访问该实例的一个全局访问点。
      通常我们可以使用全局变量的方式来实现“只生一个娃”,但更好的方法就是:让该类自身负责创建和保存它的唯一实例。这个类可以保证没有其他实例可以被创建,并且对外提供一个访问该实例的方法。下面我们看一下具体实现。

  • 单例模式实现
      定义一个Singleton类,添加一个静态方法GetInstance,负责创建自己的唯一实例,并供客户端访问。

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
    22
    class Singleton
    {
    private:
    Singleton()
    {
    }
    static Singleton *m_pInstance;
    public:
    static Singleton * GetInstance()
    {
    if(m_pInstance == NULL) //若不存在,则new一个新的实例。
    m_pInstance = new Singleton();
    return m_pInstance;
    }
    //可以定义一个具体干活的方法
    void DoWork()
    {
    printf("the work is done!");
    }
    };

  注意:构造函数设为private,这样外界就不能通过new操作符来实例化该类。
  客户端访问方法:

1
2
3
4
5
6
7
8
Singleton* p1 = Singleton :: GetInstance();
Singleton* p2 = p1->GetInstance();
Singleton & ref = * Singleton :: GetInstance();
p1->DoWork();
p2->DoWork();
ref.DoWork();
Singleton :: GetInstance()->DoWork();
  • 问题讨论
    多线程环境下,如果多个线程同时访问Singleton类的GetInstance方法,则有可能造成创建多个实例。因此应该进行加锁保护,可以使用lock机制,确保当一个线程位于代码的临界区时,另一个线程如果访问可被阻塞等待,不进入临界区。可以这样来实现:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
class Singleton
{
private:
Singleton()
{
}
static Singleton *m_pInstance;
CCriticalSection m_cs; //定义一个临界区对象
public:
static Singleton * GetInstance()
{
if(NULL == m_pInstance) //若不存在,则new一个新的实例。
{
lock(m_cs) //尽在实例未被创建时进行加锁处理
{
if(NULL == m_pInstance) //二次判断
{
m_pInstance = new Singleton();
}
}
}
return m_pInstance;
}
//可以定义一个具体干活的方法
void DoWork()
{
printf("the work is done!");
}
};

  注意:为什么要二次判断呢?
  第一次NULL == m_pInstance判断是为了避免每次都要加锁,能够提高效率;
  第二次判断是因为:如果实例未被创建,两个线程同时通过第一层NULL == m_pInstance判断,由于lock机制,只有第一个线程进入,另一个排队等候,如果第一个线程创建了实例并出来后,第二个线程进入后还是可以创建新的实例的。

  由此可见:想要保证只生一个小孩真是要时时留意、处处留心,安全措施要绝对保证啊 O(∩_∩)O.

🐶 五百年雨打的石桥,有你走过 🐶