設計模式 -- 單例模式

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一、單例模式概念

在GOF的《設計模式：可複用物件導向軟體的基礎》中是這樣說的：保證一個類只有一個執行個體，並提供一個訪問它的全域訪問點。

1、為什麼要使用單例模式

• 1.在整個程式空間使用全域變數，共用資源;
• 2.大規模系統中，為了效能的考慮，需要節省對象的建立時間等等;
• 3.在多個線程之間，共用同一個資源或者操作同一個對象；

2、現單例常用步驟

• 1.建構函式private/protected
• 2.提供一個全域的靜態方法（全域訪問點）
• 3.在類中定義一個靜態指標，指向本類的變數的靜態變數指標

3、常見單例模式分類

     執行個體初始化時間的不同，可以分為：餓漢式單例和懶漢式單例

• 1.餓漢式單例：靜態初始化的方式，它是類一載入就執行個體化的對象，需要提前佔用系統資源；
• 2.懶漢式單例：在第一次被引用時才會將自己執行個體化；存在多線程問題。

二、常見單例方式

1、懶漢模式 -- 經典

（1）不適合於在多線程的情況下建立單件對象

（2）不適合於需要在程式結束的時候調用具體類的解構函式

2、懶漢模式 – 經典 – 加鎖

線程不安全，怎麼辦？最直觀的的辦法：加鎖。但是這樣每次調用GetInstance()方法都需要Lock,會成為效能瓶頸。如何改進？

3、懶漢模式 – 雙檢鎖模式

1.為什麼要兩次判空？

a)第一次判空，如果m_pSingleton存在，就直接返回了；

b)pSingleton=NULL並且同時有兩個線程調用GetInstance()時，它們都可以通過第一次判空，然後由於Lock機制，只有一個線程進入，另一個在排隊等待；如果沒有第二次判空，那麼兩個都有可能建立執行個體

4、餓漢模式

類載入就執行個體化的對象,所以保證了安全執行緒，在效能要求比較高時，就可以使用這種方式，從而避免頻繁的加鎖和解鎖造成的資源浪費。

餓漢的實現是有隱患的，因為c++中對全域對象的構造順序並沒有明確的規定。假如有一個全域對象A 建構函式裡引用上文中餓漢形式的指標，若在A建構函式構造之前以上單例並未構造出來，那就會有問題。

5、餓漢模式 -- 靜態變數

因為靜態初始化在程式開始時，也就是進入main函數之前，由主線程以單線程方式完成了初始化，所以靜態初始化執行個體保證了執行緒安全性。在效能要求比較高時，就可以使用這種方式，從而避免頻繁的加鎖和解鎖造成的資源浪費。注意：禁止類拷貝和類賦值。

6、其他問題：記憶體是否需要釋放？

因為生命期與主線程相同的對象，程式退出，系統會回收所有資源，包括沒有delete的。或者在單例中實現一個private的Cgarbo:

7、單例模式與靜態方法的比較

1、單例可以繼承類，實現介面，而靜態類不能；

2、單例可以被延遲初始化，靜態類一般在第一次載入時初始化；

3、單例類可以被用於多態而無需強迫使用者只假定唯一的執行個體，不過一般不用這種方法，直接用模板實現單例比較省事！

4.單例模式執行的時候需要new 一個對象出來儲存在堆裡面，而靜態方法不需要，它不依賴於對象（沒有this指標），但是他也是需要記憶體的，儲存在靜態存區；

5.靜態方法的類會在代碼編譯的時候就被載入，靜態方法中產生的對象，會隨著靜態方法執行完畢而釋放掉，而且執行類中的靜態方法時，不會執行個體化靜態方法所在的類。如果用單例模式, 產生的那一個唯一的執行個體，會一直在記憶體中，不會被GC清除的(原因是靜態屬性變數不會被GC清除)，除非程式退出了；

參考：大話設計模式

設計模式 -- 單例模式