[设计模式] C++设计模式-单件 Good!!!

Singleton就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。

单件模式的技巧就在于类的构造函数是一个私有的函数。但是类的构造函数又是必须创建的？怎么办呢？那就只有动用static函数了。我们看到static里面调用了构造函数，就是这么简单。

定义 : 单件（Singleton）模式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。

结构



理解 :

1. Singleton模式用来取代全局静态变量。C++通过静态成员变量来实现类实例全局唯一性。

2. instance()方法是单件提供的唯一调用入口。

要点

1. 为了防止外界调用产生多个实例，将构造方法、析构方法、拷贝构造方法、赋值重载方法都作为protected。

2. instance()方法产生对象方式有两种：使用局部static对象，生命期在首次进入局部生命期产生，在程序结束时销毁；通过new产生新对象，在析构方法中delete对象。

3. 获取单件实例调用方式：Singleton::instance()获取对象指针。

4. 解决多线程资源竞争条件。使用著名的“双检测锁定”办法来解决，即在锁定前和锁定后都检测对象是否产生，这样既能保证加锁效率又能保证单件实例的唯一性。

应用 :

1. 代码部分使用类模版单件（CSingleton<T>），可产生不同种类的单件类。

2. 一个类要成为单件类，把单件类作为自己的友元来实现。因为CSingleton的构造和析构都是protected。另外也有通过继承单件来实现。

3. 单件可以很简单实现，也可以足够复杂。Loki库实现了一个比较复杂的单件，将类型和各种策略（创建策略、生命期策略、线程策略等）作为模板参数，封装成了SingletonHolder类模板。

详细可见http://loki-lib.sourceforge.net/index.php?n=Pattern.Singleton

#include <iostream>
using namespace std;
//////////////////Singleton定义
/**
* @class CSingleton
* @brief 实现类把该类作为友元, 并且把构造函数作为非公有
*         如:
*          Class C
*          {
*          friend class CSingleton<C>;
*          protected:
*              C(){};
*          }
*/
template<class T>
class CSingleton {
public :
static T* instance() {
//double check. 锁前和锁后检测，保证效率和多线程正确性
if(!m_pInstance) {
//TODO: 加锁. CMutexGuard guard(m_lock);
if(!m_pInstance) {
//static T t;
//m_pInstance = &t;
m_pInstance = new T;
}
}
return m_pInstance;
};
protected :
CSingleton(){}; //防止产生实例
CSingleton(const CSingleton&) {}; //防止拷贝构造另一个实例
CSingleton &operator= (const CSingleton&) {}; //防止赋值构造出另一个实例
virtual ~CSingleton() {
if (m_pInstance) {
delete m_pInstance;
m_pInstance = NULL;
}
};
private:
static T* m_pInstance;  //类的唯一实例
//TODO: 省略了互斥锁成员m_lock
};
//////////////////Singleton实现部分
template<class T>
T* CSingleton<T>::m_pInstance = NULL;
/////////////////Singleton应用实例
class CMyLog {
friend class CSingleton<CMyLog>; //作为友元可以访问CSingleton的保护成员
public:
void log(char* pszStr) {
cout << "log msg: " << pszStr << endl;
}
private:
CMyLog() {}; //不允许直接实例化
};
int main() {
CMyLog* pLog = CSingleton<CMyLog>::instance();
pLog->log("hello word");
return 0;
}

注釋：

雙重檢查的原因：外面的檢查是判斷該類是否產生實例；

第二個判斷的原因：如果兩個線程都判斷到目前沒有實例，均進入了外層if，如果不做任何措施的話，他們將進行兩次new，

這樣就出現問題了。

最早解決這種的問題的方法是在最該成員函數的最外層進行同步機制，但是同步機制過於消耗效率，大部分時間是不會進入這個同步塊的，所以後來改成使用雙重判斷鎖機制了。