【設計模式01】 單例模式

意圖：保證一個類僅有一個實例，並提供一個訪問它的全局訪問點。

主要解決：一個全局使用的類頻繁地創建與銷燬。

何時使用：當您想控制實例數目，節省系統資源的時候。

如何解決：判斷系統是否已經有這個單例，如果有則返回，如果沒有則創建。

關鍵代碼：構造函數是私有的。

應用實例： 1、一個黨只能有一個書記。 2、Windows 是多進程多線程的，在操作一個文件的時候，就不可避免地出現多個進程或線程同時操作一個文件的現象，所以所有文件的處理必須通過唯一的實例來進行。 3、一些設備管理器常常設計爲單例模式，比如一個電腦有兩臺打印機，在輸出的時候就要處理不能兩臺打印機打印同一個文件。

優點： 1、在內存裏只有一個實例，減少了內存的開銷，尤其是頻繁的創建和銷燬實例（比如管理學院首頁頁面緩存）。 2、避免對資源的多重佔用（比如寫文件操作）。

缺點：沒有接口，不能繼承，與單一職責原則衝突，一個類應該只關心內部邏輯，而不關心外面怎麼樣來實例化。

使用場景： 1、要求生產唯一序列號。 2、WEB 中的計數器，不用每次刷新都在數據庫里加一次，用單例先緩存起來。 3、創建的一個對象需要消耗的資源過多，比如 I/O 與數據庫的連接等。

注意事項：getInstance() 方法中需要使用同步鎖 synchronized (Singleton.class) 防止多線程同時進入造成 instance 被多次實例化。
 

單例模式又分爲（餓漢模式，懶漢模式）兩種：

餓漢模式：程序運行即創建對象並實例化，靜態實現所以線程是安全的。 以時間換空間

懶漢模式：創建對象不實例化，需要的時候才實例化，線程不安全需要（加鎖）。 以空間換時間

餓漢代碼：

/*
 * design.hpp
 *
 *  Created on: 2019年7月12日
 *      Author: izhang
 */

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

class Singleton
{
private:
	Singleton();
	~Singleton();
	static Singleton* instance; //這是我們的單例對象,它是一個類對象的指針

public:
	static Singleton* getInstance();
	static void deleteInstance();

private:
	//定義一個內部類
	class Garbo
	{
	public:
		Garbo(){}
		~Garbo()
		{
			if (NULL != instance)
			{
				delete instance;
				instance = NULL;
			}
		}
	};

    //定義一個內部類的靜態對象
    //當該對象銷燬的時候，調用析構函數順便銷燬我們的單例對象
	static Garbo _garbo;
};


//============================================================================
// Name        : design.cpp
// Author      : ice
// Version     :
// Copyright   : Your copyright notice
// Description : Hello World in C++, Ansi-style
//============================================================================

#include "design.hpp"

Singleton::Singleton()
{
	cout<<"Create a Singleton"<<endl;
}
Singleton::~Singleton()
{
	cout<<"destroy a Singleton"<<endl;
}
Singleton* Singleton::getInstance()
{
	return instance;
}

void Singleton::deleteInstance()
{
    delete instance;
}

//下面這個靜態成員變量在類加載的時候就已經初始化好了
Singleton* Singleton::instance = new Singleton();
Singleton::Garbo Singleton::_garbo;

/*
 * main.cpp
 *
 *  Created on: 2019年7月12日
 *      Author: izhang
 */
#include "design.hpp"

int main()
{
	Singleton* test1 = Singleton::getInstance();
	Singleton* test2 = Singleton::getInstance();
	if (test1 == test2)
	{
		cout<<"This is a real Singleton!"<<endl;
	}
	else
	{
		cout<<"Fake Singleton?"<<endl;
	}
	// Singleton::deleteInstance(); //手動調太傻了...換一種方式
	return 0;
}

全局數據區中，存儲的並不是一個實例對象，而是一個實例對象的指針，它是一個地址而已，我們真正佔有資源的實例對象是存儲在堆中的。這樣的聲明方法可以減小全局數據區的佔用量，把一大堆單例對象放在了堆中，但我們需要主動地去調用delete釋放申請的資源。或者，就同上述程序中一樣定義一內部類，定義一個內部類的靜態對象，當該對象銷燬的時候，調用析構函數順便銷燬我們的單例對象。詳情參考：https://blog.csdn.net/lvyibin890/article/details/81943637

懶漢代碼：

其餘都一樣，僅getInstance和instance靜態成員變量初始化有區別。

//============================================================================
// Name        : design.cpp
// Author      : ice
// Version     :
// Copyright   : Your copyright notice
// Description : Hello World in C++, Ansi-style
//============================================================================

#include "design.hpp"

Singleton::Singleton()
{
	cout<<"Create a Singleton"<<endl;
}
Singleton::~Singleton()
{
	cout<<"destroy a Singleton"<<endl;
}
//懶漢模式主要區別在這裏
Singleton* Singleton::getInstance()
{
	if (NULL == instance)
	{
		Lock(); //借用其它類來實現，如boost\pthread_mutex_t類
		if (NULL == instance)
			instance = new Singleton();
		Unlock();
	}
	return instance;
}

void Singleton::deleteInstance()
{
    delete instance;
}

//下面這個靜態成員變量在類加載的時候就已經初始化好了
Singleton* Singleton::instance = NULL;
Singleton::Garbo Singleton::_garbo;