C++單例模式

1、單例模式：
單例模式：用來創建獨一無二的，只能夠有一個實例的對象。 單例模式的結構是設計模式中最簡單的，但是想要完全實現一個線程安全的單例模式還是有很多陷阱的。

2、應用場景：
共享數據或者共享訪問點；
創建一個對象需要消耗的資源過多，如訪問IO和數據庫等資源；
需要定義大量的靜態常量和靜態方法（工具類）

單例模式的應用場景：有一些對象其實只需要一個，比如：windows Task Manager （任務管理器）、windows 回收站、線程池、緩存、對話框、處理偏好設置和注冊表的對象、日志對象、充當打印機、顯卡等設備的驅動程序對象。這些對象只能夠擁有一個實例，如果創建出了多個實例，就會導致一些程序的問題。程序的行為異常，資源使用的過量，或者導致不一致的結果。常用來管理共享的資源，比如數據庫的連接或者線程池。

3、優缺點：
優點：一個實例，減少內存開銷；減少系統開銷；避免對一個資源的多重占用；設置全局訪問點，優化和貢獻資源。

缺點：沒有借口，擴展性差；不利於測試；與單一職責原則有沖突，單例模式把“要單例”和業務邏輯融合在一個類中。

4、實現
1、經典實現（線程不安全）

class Singleton 
{ 
public: 
static Singleton* getInstance(); 
protected: 
Singleton(){} 
private: 
static Singleton *p; 
};

Singleton* Singleton::p = NULL; 
Singleton* Singleton::getInstance() 
{ 
if (NULL == p) 
p = new Singleton(); 
return p; 
}

1、當兩個線程運行至if(instance==NULL)時，可能產生線程安全問題。

改進：在用到的時候在初始化，這樣程序效率比較高，但是有一個另外比較好的方法可以采用是提前初始化，將Instance設置為static之后直接初始化為Singleton對象，每次只需要執行返回操作即可。

class Singleton {
public:
    static Singleton* getInstance();

protected:

    Singleton();

private:
    static Singleton *instance;
};

//對單例直接進行初始化，而不再方法Instance中進行判斷。

Singleton* Singleton::instance = new Singleton;

Singleton* Singleton::getInstance()

{

　　return instance;

}
這樣的話同樣會導致問題，就是如果單例本來資源比較多，但是不需要創建那么早，就會消耗資源~

2、另外一種提升因為同步導致的性能變差的方法稱為“雙重檢驗加鎖”。方法如下：

class Singleton {
public:
    static Singleton* getInstance();
protected:
    Singleton();
private:
    static Singleton* instance;
}

Singleton *Singleton::instance = NULL;
Singleton* Singleton::getInstance() {
    //check 之前進行臨界區加鎖操作
    //雙重檢驗加鎖
    if(_instance == NULL ) {
        lock();
        if( instance == NULL) {
            instance = new Singleton();
        }
        Unlock();
    }
    return _instance;
}

思路是只有在第一次創建的時候進行加鎖，當instance不為空的時候就不需要進行加鎖的操作，這樣就可以提升性能~

2、懶漢模式與餓漢模式
懶漢：故名思義，不到萬不得已就不會去實例化類，也就是說在第一次用到類實例的時候才會去實例化，所以上邊的經典方法被歸為懶漢實現；

餓漢：餓了肯定要飢不擇食。所以在單例類定義的時候就進行實例化。
特點與選擇

區別：由於要進行線程同步，所以在訪問量比較大，或者可能訪問的線程比較多時，采用餓漢實現，可以實現更好的性能。這是以空間換時間。在訪問量較小時，采用懶漢實現。這是以時間換空間。

1.加鎖實現線程安全的懶漢模式

class Singleton 
{ 
  public: 
    static pthread_mutex_t mutex; 
    static Singleton* getInstance(); 
  protected: 
    Singleton() 
    { 
      pthread_mutex_init(&mutex); 
    } 
  private: 
    static Singleton* p; 
}; 

pthread_mutex_t Singleton::mutex; 
Singleton* Singleton::p = NULL; 
Singleton* Singleton::getInstance() 
{ 
  if (NULL == p) 
  { 
    pthread_mutex_lock(&mutex); 
    if (NULL == p) 
      p = new Singleton(); 
    pthread_mutex_unlock(&mutex); 
  } 
  return p; 
}

2.內部靜態變量實現懶漢模式

class Singleton 
{ 
  public: 
  static pthread_mutex_t mutex; 
  static Singleton* getInstance(); 
  protected: 
    Singleton() 
    { 
      pthread_mutex_init(&mutex); 
    } 
}; 

pthread_mutex_t Singleton::mutex; 
Singleton* Singleton::getInstance() 
{ 
  pthread_mutex_lock(&mutex); 
  static singleton obj; 
  pthread_mutex_unlock(&mutex); 
  return &obj; 
}

餓漢模式

class Singleton 
{ 
  public: 
    static Singleton* getInstance(); 
  protected: 
    Singleton(){} 
  private: 
    static Singleton* p; 
}; 

Singleton* Singleton::p = new Singleton; 
Singleton* Singleton::getInstance() 
{ 
  return p; 
}