【设计模式:单例模式】

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作者
筋斗云
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单例模式的特点:

  1. 单例类只允许一个实例
  2. 单例类必须自己创造自己的唯一实例
  3. 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:

  1. 分配内存,保存task_queue对象
  2. 在内存中构造一个 task_queue对象(初始化)
  3. 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

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