设计模式——单例模式(面试手撕顶呱呱)

发布于:2023-01-24 ⋅ 阅读:(16) ⋅ 点赞:(0) ⋅ 评论:(0)

一、单例模式

1、单例模式定义: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,该实例被所有程序模块共享。  

2、单例模式实现步骤:

(1)构造函数私有化;
(2)增加静态私有的当前类的指针变量;
(3)提供静态对外接口,可以让用户获得单例对象;

二、懒汉模式

1、方式一 (线程不安全)

//-----------------懒汉模式代码实例(线程不安全)---------------// 
//-------------------静态指针 + 用到时初始化------------------//  
class Singleton_lazy
{
public:
	static Singleton_lazy* getInstance()
	{
		if (pSingle_lazy == nullptr)
		{
			pSingle_lazy = new Singleton_lazy();
		}
		return pSingle_lazy;
	}
private:
	Singleton_lazy() { cout << "我是懒汉,线程安全!" << endl; };
	~Singleton_lazy() {};

	static Singleton_lazy* pSingle_lazy;
};
Singleton_lazy* Singleton_lazy::pSingle_lazy = nullptr;

说明: 

        懒汉模式在第一次用到类实例的时候才会被实例化!

        在单线程中,这样的写法是可以正确使用的,但是在多线程中就不行了,该方法是线程不安全的;

(1)假如线程A和线程B, 这两个线程要访问getInstance函数,线程A进入getInstance函数,并检测 if 条件,由于是第一次进入,value为空,if条件成立,准备创建对象实例。

(2)但是,线程A有可能被OS的调度器中断而挂起睡眠,而将控制权交给线程B

(3) 线程B同样来到if条件,发现value还是为NULL,因为线程A还没来得及构造它就已经被中断 了。此时假设线程B完成了对象的创建,并顺利的返回。

(4)之后线程A被唤醒,继续执行new再次创建对象,这样一来,两个线程就构建两个对象实例, 这就破坏了唯一性。 另外,还存在内存泄漏的问题,new出来的东西始终没有释放;下面是一种饿汉式的一种改进。

2、方式二(线程安全)

//-----------------懒汉模式代码实例(线程安全)---------------// 
//-------------------静态指针 + 用到时初始化------------------//  
class Singleton_lazy
{
public:
	static Singleton_lazy* getInstance()
	{
		if (pSingle_lazy == nullptr)
		{
			pSingle_lazy = new Singleton_lazy();
		}
		return pSingle_lazy;
	}
private:
	class CGarbo
	{
	public:
		~CGarbo()
		{
			if (Singleton_lazy::pSingle_lazy)
			{
				delete Singleton_lazy::pSingle_lazy;
			}
		}
	};
	static CGarbo Garbo;
	
	Singleton_lazy() { cout << "我是懒汉,线程安全!" << endl; };
	~Singleton_lazy() {};

	static Singleton_lazy* pSingle_lazy;
};
Singleton_lazy* Singleton_lazy::pSingle_lazy = nullptr;

三、饿汉模式

//---------------饿汉模式代码实例(线程不安全)---------------//  
//-------------------静态指针 + 定义时初始化------------------//  
class Singleton_hungry
{
public:
	static Singleton_hungry* getInstance()
	{
		return pSingle_hungry;
	}
private:
	Singleton_hungry() { cout << "我是饿汉,线程安全!" << endl; };
	~Singleton_hungry() {};

	static Singleton_hungry* pSingle_hungry;
};
Singleton_hungry* Singleton_hungry::pSingle_hungry = new Singleton_hungry;
说明:饿汉模式在定义的时候就进行实例化。因为main函数执行之前,全局作用域的类成员静态变量 m_Instance已经初始化,故没有多线程的问题。

四、测试 

int main()
{
	cout << "程序开始运行!" << endl;

	Singleton_lazy::getInstance();		//懒汉模式只有在使用的时候才会被实例化

	Singleton_hungry::getInstance();	//饿汉模式在定义的时候被实例化

	return 0;
}