单例模式的实现

单例模式

单例模式：在我们平时写代码的时候会遇到这样一个问题，一个类只能有一个对象被实例化，这时候我们就需要用到单利模式了。单例模式限制了类实例的创建，我们保证了一个实例，所以我们还需要提供访问该实例的全局访问。所以单例类具有一下几个公共特点：

1. 单例类的构造函数必须写在类的private里面
2. 单例类拥有一个保存类的实例对象的静态成员变量
3. 单例类拥有一个访问这个实例对象的公共的静态方法

单例类和普通类的不同之处在于单例类不能在其他类中实例化，只能在自己内部实例化。要想让单例类起作用，就必须使其为其他类提供一个实例，用这个实例来调用各种方法。

实现一

class Base
{
public:
	static Base *GetBase()   //静态的成员函数来访问实例化的类的借口
	{
		if (base == NULL)
		{
			base = new Base();
		}
		return base;
	}

	int getnum()
	{
		return _num;
	}
private:
	Base(int num)
	{
		_num = num;
	}
	static Base *base;    //静态成员变量来保存实例化的对象
	int _num;
};

Base *Base::base = NULL;   //静态的成员变量必须在类外初始化


int main()
{
	Base *Inter = Base::GetBase();
	cout << Inter->getnum()<<endl;
	
	return 0;
}

上面这个代码是没有考虑多线程操作的，在多线程中就可能创建多个实例。

实现二

class Base
{
public:
	static Base *GetBase()   //静态的成员函数来访问实例化的类的借口
	{
		if (base == NULL)
		{
			//Lock();    在C++中没有锁的实现，可以用其他库的实现
			if (base == NULL)
			{
				base = new Base();
			}
			return base;
			//Unlock();
		}
		
	}

	int getnum()
	{
		return _num;
	}
private:
	Base(int num = 10)
	{
		_num = num;
	}
	static Base *base;    //静态成员变量来保存实例化的对象
	int _num;
};

Base *Base::base = NULL;   //静态的成员变量必须在类外初始化


int main()
{
	Base *Inter = Base::GetBase();
	cout << Inter->getnum()<<endl;
	
	return 0;
}

在实现二中加锁的方式来防止多线程产生多个实例对象。当base == NULL的时候，那就是没有实例化出来对象，所以一个线程进去创建对象，当另一个线程来的时候就会发现被锁在门外，所以就只有一个线程创建对象了。双重if判断就会避免多次加锁，减小了代价，也保证了线程安全。

以上两种方法在平时写代码用已经够了，但是如果在处理大数据的操作时，就会因为加锁而出现性能的瓶颈。

实现三

class Base
{
public:
	static Base *GetBase()   //静态的成员函数来访问实例化的类的借口
	{
		return const_cast<Base *> (base);  //const_cast 是类型强转符号
	}

	int getnum()
	{
		return _num;
	}
private:
	Base(int num = 10)
	{
		_num = num;
	}
	static  const Base *base;    //静态成员变量来保存实例化的对象
	int _num;
};

const Base *Base::base = new Base();   


int main()
{
	Base *Inter = Base::GetBase();
	cout << Inter->getnum() << endl;

	return 0;
}

因为静态初始化在程序开始进入主函数之前，由主线程方式完成了初始化，所以静态初始化实例保证了线程的安全性。在性能要求较高时就可以使用这中方式，从而避免频繁的加锁和解锁造成资源浪费。