设计模式之单例模式-一个人的自由自在！

单例模式

• 一、单例模式的概念
• 二、单例模式使用场景
• 三、单例模式构建方法
• 四、单例模式的示例
• 五、留个思考？

一、单例模式的概念

单例模式是一种对象创建型模式， 使用单例模式， 可以保证为一个类只生成唯一的实例对象。也就是说，在整个程序空间中，该类只存在一个实例对象。

二、单例模式使用场景

在软件开发中，我们常常有以下需求：
1、在多个线程之间，共享同一个资源或者操作同一个对象。
2、 在整个程序空间使用全局变量，共享资源。
3、大规模系统中，为了性能的考虑，需要节省对象的创建时间等等。

单例模式可以保证为一个类只生成唯一的实例对象，上面这些场景中就可以使用单例模式了，单例模式也是软件开发中最常使用的设计模式。

三、单例模式构建方法

1、 必须提供一个私有化的构造函数，以防止二次实例化对象。
2、必须提供一个全局的静态方法，以便外界访问调用。
3、在类中定义一个静态指针，指向本类的变量的静态变量指针。

四、单例模式的示例

1、个人最常用的一种单例模式构建方法

#include <iostream>

class Singleton
{
public:
	// 提供一个全局的访问入口，注意返回值是静态指针
	static Singleton *GetInstance()
	{
		// 定义一个本类的静态变量
		static Singleton instance;
		return &instance;
	}

	void printSelf()
	{
		std::cout << "Hello! I'm Singleton Pattern\n";
	}

private:
	// 构造函数私有化
	Singleton() {};
};

int main()
{
	Singleton::GetInstance()->printSelf();
	getchar();
}

上面的这种构建单例的方法是最简单、最方便的方法，不用担心线程安全、内存释放问题、也不用担心出现类拷贝问题，这也是我最钟爱的实现单例的方法。

2、懒/饿汉式单例
1）代码示例

#include <iostream>
#include <mutex>
using namespace std;

// 懒/饿汉式单例公用部分
class Singleton
{
public:

	// 提供一个全局的访问入口
	static Singleton *GetInstance();

	void printSelf()
	{
		std::cout << "Hello! I'm Singleton Pattern\n";
	}

	// 释放内存
	static void DestoryInstance() 
	{ 
		if (m_pSingleton != nullptr)
		{ 
			delete m_pSingleton; 
			m_pSingleton = nullptr;
		} 
	}

private:
	// 构造函数私有化
	Singleton() {};
	// 定义一个本类的静态变量
	static Singleton *m_pSingleton;
	static mutex m_mutex;
};

// 懒汉式单例
Singleton *Singleton::m_pSingleton = nullptr;
Singleton *Singleton::GetInstance()
{
	if (m_pSingleton == nullptr)
	{
		// 为保证单例在多线程中安全加锁
		lock_guard<mutex> tmpLock(m_mutex);
		if (m_pSingleton == nullptr)
		{
			m_pSingleton = new Singleton;
		}
	}
	return m_pSingleton;
}

//饿汉式单例
Singleton *Singleton::m_pSingleton = new Singleton();
Singleton *Singleton::GetInstance()
{
	return m_pSingleton; 
}

int main()
{
	Singleton::GetInstance()->printSelf();
//主动释放内存
	Singleton::GetInstance()->DestoryInstance();
	getchar();
}

2）懒汉式和饿汉式的优缺点
懒汉式
优点：每次使用时才初始化。
缺点：为保证多线程安全需要加锁，损失了性能。

饿汉式
优点：多线程安全，无需加锁。
缺点：类加载时就初始化，浪费内存。

3）懒汉式和饿汉式的内存释放问题
无论懒汉还是饿汉式都需要释放内存，主动释放内存就像上面的示例种实现的DestoryInstance()函数那样，写一个主动释放内存的函数去释放内存。还有一种垃圾回收机制就是在单例中写一个垃圾回收类，来自动实现内存的释放。

// 可以在Singleton类中垃圾回收类
class ClearRubbish
{
	public: ~ClearRubbish() 
	{ 
		// 释放所有的资源 
		if (m_pSingleton != nullptr)
		{ 
			cout << "destory all source..." << endl; 
			delete m_pSingleton; 
			m_pSingleton = nullptr;
		} 
	}
static ClearRubbish CR; // 用于释放单例 
};

Singleton::ClearRubbish Singleton::ClearRubbish::CR; // 声明一下就可以自动释放垃圾

五、留个思考？

为什么不在单例的析构函数中销毁单例的静态指针呢？

如有错误，欢迎指正。。。