单例模式

简介

对于系统中的某些类来说，只有一个实例很重要，例如，一个系统中可以存在多个打印任务，但是只能有一个正在工作的任务；一个系统只能有一个窗口管理器或文件系统；一个系统只能有一个计时工具或ID（序号）生成器。
如何保证一个类只有一个实例并且这个实例易于被访问呢？定义一个全局变量可以确保对象随时都可以被访问，但不能防止我们实例化多个对象。
一个更好的解决办法是让类自身负责保存它的唯一实例。这个类可以保证没有其他实例被创建，并且它可以提供一个访问该实例的方法。这就是单例模式的模式动机。
单例模式(Singleton Pattern)：单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，它提供全局访问的方法。
单例模式的要点有三个

• 某个类只能有一个实例；
• 它必须自行创建这个实例；
• 必须自行向整个系统提供这个实例。

单例模式是一种对象创建型模式。单例模式又名单件模式或单态模式。

模式结构

单例模式仅包含Singleton单例这一个角色

时序图

代码实现

class Singleton
{
    public:
    static Singleton& Instance()
    {
        if(instance_ == NULL)
        {
            Lock lock; //基于作用域的加锁，超出作用域，自动调用析构函数解锁
            if(instance_ == NULL)
            {
                instance_ == new Singleton();
            }
        }
        return *instance_;
    }
    private:
    Singleton();
    ~Singleton();
    Singleton(const Singleton&);
    Singleton& operator=(const Singleton&);
}

模式分析

单例模式的目的是保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。单例模式包含的角色只有一个，就是单例类——Singleton。单例类拥有一个私有构造函数，确保用户无法通过new关键字直接实例化它。除此之外，该模式中包含一个静态私有成员变量与静态公有的工厂方法，该工厂方法负责检验实例的存在性并实例化自己，然后存储在静态成员变量中，以确保只有一个实例被创建。
在单例模式的实现过程中，需要注意如下三点：

• 单例类的构造函数为私有；
• 提供一个自身的静态私有成员变量；
• 提供一个公有的静态工厂方法。

参考资料

https://design-patterns.readthedocs.io/zh_CN/latest/creational_patterns/singleton.html