缺點：多線程情況下，每個線程可能創建出不同的Singleton實例
// 劍指offer 面試題2 實現Singleton模式
#include
using namespace std;
class Singleton
{
public:
static Singleton* getInstance()
{
// 在後面的Singleton實例初始化時，若後面是new Singleton()，則此處不必new；（廢話）
// 若後面是賦值成NULL，則此處需要判斷，需要時new
// 注意！然而這兩種方式並不等價！後面的Singleton實例初始化時，new Singleton(),其實是線程安全的，因為static初始化是在主函數main()之前，那麼後面的方法豈不是很麻煩。。。。這也是我測試的時候想到的
/*
if(m_pInstance == NULL)
{
m_pInstance = new Singleton();
}
*/
return m_pInstance;
}
static void destroyInstance()
{
if(m_pInstance != NULL)
{
delete m_pInstance;
m_pInstance = NULL;
} }
private:
Singleton(){}
static Singleton* m_pInstance;
};
// Singleton實例初始化
Singleton* Singleton::m_pInstance = new Singleton(); // 前面不能加static，會和類外全局static混淆
// 單線程獲取多次實例
void Test1(){
// 預期結果：兩個實例指針指向的地址相同
Singleton* singletonObj = Singleton::getInstance();
cout << singletonObj << endl;
Singleton* singletonObj2 = Singleton::getInstance();
cout << singletonObj2 << endl;
Singleton::destroyInstance();
}
int main(){
Test1();
return 0;
}
? 解法1是最簡單，也是最普遍的實現方式，也是現在網上各個博客中記述的實現方式，但是，這種實現方式，有很多問題，比如：沒有考慮到多線程的問題，在多線程的情況下，就可能創建多個Singleton實例，以下版本是改善的版本。
? 注意：下面的代碼涉及互斥鎖以及多線程測試，使用了C++11的多線程庫，std::thread,，std::mutex，請使用支持C++11多線程的編譯器，並確認開啟了C++11的編譯選項，具體方法見：http://blog.csdn.net/huhaijing/article/details/51753085
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
class Singleton
{
private:
static mutex m_mutex; // 互斥量
Singleton(){}
static Singleton* m_pInstance;
public:
static Singleton* getInstance(){
if(m_pInstance == NULL){
m_mutex.lock(); // 使用C++11中的多線程庫
if(m_pInstance == NULL){ // 兩次判斷是否為NULL的雙重檢查
m_pInstance = new Singleton();
}
m_mutex.unlock();
}
return m_pInstance;
}
static void destroyInstance(){
if(m_pInstance != NULL){
delete m_pInstance;
m_pInstance = NULL;
}
}
};
Singleton* Singleton::m_pInstance = NULL; // 所以說直接new 多好啊，可以省去Lock/Unlock的時間
mutex Singleton::m_mutex;
void print_singleton_instance(){
Singleton *singletonObj = Singleton::getInstance();
cout << singletonObj << endl;
}
// 多個進程獲得單例
void Test1(){
// 預期結果，打印出相同的地址，之間可能缺失換行符，也屬正常現象
vector threads;
for(int i = 0; i < 10; ++i){
threads.push_back(thread(print_singleton_instance));
}
for(auto& thr : threads){
thr.join();
}
}
int main(){
Test1();
Singleton::destroyInstance();
return 0;
}
? 此處進行了兩次m_pInstance == NULL的判斷，是借鑒了Java的單例模式實現時，使用的所謂的“雙檢鎖”機制。因為進行一次加鎖和解鎖是需要付出對應的代價的，而進行兩次判斷，就可以避免多次加鎖與解鎖操作，同時也保證了線程安全。但是，如果進行大數據的操作，加鎖操作將成為一個性能的瓶頸；為此，一種新的單例模式的實現也就出現了。
#include
#include
#include
using namespace std;
class Singleton
{
private:
Singleton(){}
static const Singleton* m_pInstance;
public:
static Singleton* getInstance(){
return const_cast(m_pInstance); // 去掉“const”特性
// 注意！若該函數的返回值改為const static型，則此處不必進行const_cast靜態轉換
// 所以該函數可以改為：
/*
const static Singleton* getInstance(){
return m_pInstance;
}
*/
}
static void destroyInstance(){
if(m_pInstance != NULL){
delete m_pInstance;
m_pInstance = NULL;
}
}
};
const Singleton* Singleton::m_pInstance = new Singleton(); // 利用const只能定義一次，不能再次修改的特性，static繼續保持類內只有一個實例
void print_singleton_instance(){
Singleton *singletonObj = Singleton::getInstance();
cout << singletonObj << endl;
}
// 多個進程獲得單例
void Test1(){
// 預期結果，打印出相同的地址，之間可能缺失換行符，也屬正常現象
vector threads;
for(int i = 0; i < 10; ++i){
threads.push_back(thread(print_singleton_instance));
}
for(auto& thr : threads){
thr.join();
}
}
int main(){
Test1();
Singleton::destroyInstance();
return 0;
}
? 因為靜態初始化在程序開始時，也就是進入主函數之前，由主線程以單線程方式完成了初始化，所以靜態初始化實例保證了線程安全性。在性能要求比較高時，就可以使用這種方式，從而避免頻繁的加鎖和解鎖造成的資源浪費。由於上述三種實現，都要考慮到實例的銷毀，關於實例的銷毀，待會在分析。
PS：該方法不能人為控制單例實例的銷毀
#include
#include
#include
using namespace std;
class Singleton
{
private:
Singleton(){}
public:
static Singleton* getInstance(){
static Singleton m_pInstance; // 注意，聲明在該函數內
return &m_pInstance;
}
};
void print_singleton_instance(){
Singleton *singletonObj = Singleton::getInstance();
cout << singletonObj << endl;
}
// 多個進程獲得單例
void Test1(){
// 預期結果，打印出相同的地址，之間可能缺失換行符，也屬正常現象
vector threads;
for(int i = 0; i < 10; ++i){
threads.push_back(thread(print_singleton_instance));
}
for(auto& thr : threads){
thr.join();
}
}
// 單個進程獲得多次實例
void Test2(){
// 預期結果，打印出相同的地址，之間換行符分隔
print_singleton_instance();
print_singleton_instance();
}
int main(){
cout << "Test1 begins: " << endl;
Test1();
cout << "Test2 begins: " << endl;
Test2();
return 0;
}
以上就是四種主流的單例模式的實現方式。
? 在上述的四種方法中，除了第四種沒有使用new操作符實例化對象以外，其余三種都使用了；
? 我們一般的編程觀念是，new操作是需要和delete操作進行匹配的；是的，這種觀念是正確的。在上述的實現中，是添加了一個destoryInstance的static函數，這也是最簡單，最普通的處理方法了；但是，很多時候，我們是很容易忘記調用destoryInstance函數，就像你忘記了調用delete操作一樣。由於怕忘記delete操作，所以就有了智能指針；那麼，在單例模型中，沒有“智能單例”，該怎麼辦？怎麼辦？
? 在實際項目中，特別是客戶端開發，其實是不在乎這個實例的銷毀的。因為，全局就這麼一個變量，全局都要用，它的生命周期伴隨著軟件的生命周期，軟件結束了，它也就自然而然的結束了，因為一個程序關閉之後，它會釋放它占用的內存資源的，所以，也就沒有所謂的內存洩漏了。
? 但是，有以下情況，是必須需要進行實例銷毀的：
在類中，有一些文件鎖了，文件句柄，數據庫連接等等，這些隨著程序的關閉而不會立即關閉的資源，必須要在程序關閉前，進行手動釋放；具有強迫症的程序員。? 在代碼實現部分的第四種方法能滿足第二個條件，但是無法滿足第一個條件。好了，接下來，就介紹一種方法，這種方法也是我從網上學習而來的，代碼實現如下：
#include
#include
#include
using namespace std;
class Singleton
{
private:
Singleton(){}
static Singleton* m_pInstance;
// **重點在這**
class GC // 類似Java的垃圾回收器
{
public:
~GC(){
// 可以在這裡釋放所有想要釋放的資源，比如數據庫連接，文件句柄……等等。
if(m_pInstance != NULL){
cout << "GC: will delete resource !" << endl;
delete m_pInstance;
m_pInstance = NULL;
}
};
};
// 內部類的實例
static GC gc;
public:
static Singleton* getInstance(){
return m_pInstance;
}
};
Singleton* Singleton::m_pInstance = new Singleton();
Singleton::GC Singleton::gc;
void print_instance(){
Singleton* obj1 = Singleton::getInstance();
cout << obj1 << endl;
}
// 多線程獲取單例
void Test1(){
// 預期輸出：相同的地址，中間可能缺失換行符，屬於正常現象
vector threads;
for(int i = 0; i < 10; ++i){
threads.push_back(thread(print_instance));
}
for(auto& thr : threads){
thr.join();
}
}
// 單線程獲取單例
void Test2(){
// 預期輸出：相同的地址，換行符分隔
print_instance();
print_instance();
print_instance();
print_instance();
print_instance();
}
int main()
{
cout << "Test1 begins: " << endl;
cout << "預期輸出：相同的地址，中間可以缺失換行（每次運行結果的排列格式通常不一樣）。" << endl;
Test1();
cout << "Test2 begins: " << endl;
cout << "預期輸出：相同的地址，每行一個。" << endl;
Test2();
return 0;
}
? 在程序運行結束時，系統會調用Singleton的靜態成員GC的析構函數，該析構函數會進行資源的釋放，而這種資源的釋放方式是在程序員“不知道”的情況下進行的，而程序員不用特別的去關心，使用單例模式的代碼時，不必關心資源的釋放。
? 那麼這種實現方式的原理是什麼呢？由於程序在結束的時候，系統會自動析構所有的全局變量，系統也會析構所有類的靜態成員變量，因為靜態變量和全局變量在內存中，都是存儲在靜態存儲區的，所有靜態存儲區的變量都會被釋放。
? 由於此處使用了一個內部GC類，而該類的作用就是用來釋放資源，而這種使用技巧在C++中是廣泛存在的，參見《C++中的RAII機制》。
運行結果：
