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。
#include <iostream>
using namespace std;
class Singleton {
static Singleton *instance;
int data;
// Private constructor so that no objects can be created.
Singleton() {
data = 0;
}
public:
static Singleton *getInstance() {
if (!instance)
instance = new Singleton;
return instance;
}
int getData() const{
return this -> data;
}
void setData(int data) {
this -> data = data;
}
};
//Initialize pointer to zero so that it can be initialized in first call to getInstance
Singleton *Singleton::instance = 0;
int main(){
Singleton *s = s->getInstance();
cout << s->getData() << endl;
s->setData(100);
cout << s->getData() << endl;
return 0;
}
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。
单例模式的优点总结来说:
- 它能够避免对象重复创建,节约空间并提升效率
- 避免由于操作不同实例导致的逻辑错误
单例模式实现有两种形式:懒汉式和饿汉式
不提倡使用懒加载方式,因为程序应该将构建与使用想分离,达到解耦。
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:
static Singleton *instance;
Singleton();
~Singleton();
Singleton(const Singleton&);
Singleton& operator=(const Singleton&);
}
Singleton *Singleton::instance = 0;
C++中需要将所有的显式和隐式的构造函数都作为private才可以
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。
拓展资料
懒汉式
public class Singleton {
private static Singleton instance = null;
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance(){
if(instance == null)
instance = new Singleton();
}
return instance
}
饿汉式
public class Singleton {
private static Singleton instance = null;
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
synchronized(Singleton.class) {
if(instane == null) {
instance = new Singleton()
}
}
}
}
懒加载方式在平时非常常见,比如所使用的美团,支付宝等,应用首页会立刻刷新出来,但其他标签页在我们点击到才会刷新。这样就减少懒流量消耗,并缩短了程序启动时间。
参考资料
https://design-patterns.readthedocs.io/zh_CN/latest/creational_patterns/singleton.html