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单例模式的特点:
- 单例类只允许一个实例
- 单例类必须自己创造自己的唯一实例
- 单例类必须给所有其他对象提供这一实例
单例模式底层如何实现:
- 私有化构造函数,类外部无法创造类对象,实现了单例类只允许有一个实例对象的特点
- 类定义中含有该类的唯一静态私有对象,静态变量储存再全局存储区,并且唯一
- 用公有的静态函数作为访问接口获取该实例
单例模式代码(饿汉模式):
class task_queue { public: //将赋值拷贝构造以及赋值拷贝操作符删除,不允许类外访问 task_queue(const task_queue& s) = delete; task_queue& operator =(const task_queue& s) = delete; static task_queue *getmber() { return member; } private: //将构造函数私有化,确保只能创建出一个实例 task_queue() { cout << "默认构造" << endl; } ~task_queue() { cout << "析构" << endl; } //类里对该类指针进行声明 static task_queue* member; }; task_queue* task_queue:: member = new task_queue; int main() { task_queue* ptr = task_queue::getmber(); return 0; }
常见的两种单例模式:
饿汉模式:
在定义类时把类单例对象一并创建,创建完之后调用静态成员函数就能拿到该实例对象,代码如上
懒汉模式:
与饿汉模式相对应的就是懒汉模式,二者的区别在于单例对象的创建,懒汉模式是需要单例对象时,才会创建单例对象的实例
饿汉模式代码:
//懒汉模式 class task_queue { public: //将赋值拷贝构造以及赋值拷贝操作符删除,不允许类外访问 task_queue(const task_queue& s) = delete; task_queue& operator =(const task_queue& s) = delete; static task_queue* getmber() { if (member == nullptr) { member = new task_queue; } return member; } private: //将构造函数私有化,确保只能创建出一个实例 task_queue() { cout << "默认构造" << endl; } ~task_queue() { cout << "析构" << endl; } //类里对该类指针进行声明 static task_queue* member; }; task_queue* task_queue::member = nullptr; int main() { task_queue* ptr = task_queue::getmber(); return 0; }
懒汉模式与饿汉模式的区别:
- 懒汉模式相比于饿汉模式,更加节省空间,嵌入式开发考虑懒汉模式
- 饿汉模式在多线程的场景下没有线程安全(线程安全:多线程可以同时访问该单例对象)原因是:饿汉模式已经创建了单例对象,而懒汉模式是需要使用单例对象时才会创建,由此,当多个线程同时访问时,懒汉模式下会同时创建多个单例对象(不符合单例对象的特点,创建的实例有且只有一个),存在着线程安全问题
- 懒汉模式存在线程安全(方法一:使用互斥锁,让多个线程依次访问单例对象。方法二:使用局部静态对象)
懒汉模式代码:
方法一:使用互斥锁
第47行的双重If能提高程序的运行效果。
方法二:局部静态对象
第52行处程序的正常执行顺序:
- 分配内存,保存task_queue对象
- 在内存中构造一个 task_queue对象(初始化)
- 使用member指针指向分配的内存
但在实际情况中,执行的顺序很有可能会被打乱,2,3会被调换位置,这就会带来当多线程同时访问时,有可能会拿到一个里面没有存放数据的member,程序就直接挂掉了,因此使用c++11中的原子变量解决,原子变量可以控制执行的顺序