[ C++ ] 设计模式——单例模式

1.设计模式：

设计模式(Design Pattern)是一套被反复使用，多数人只晓得，经过分类的，代码设计经验的总结。为什么会产生设计模式这样的东西？是因为提高代码的可重用性，让代码更容易被他人理解，保证代码可靠性。设计模式使用代码编写真正工程化；设计模式是软件工程的基石脉络，如同大厦的结构一样。

2.单例模式

一个类只能创建一个对象，即单例模式，该模式可以保证系统中该类只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点，该实例被所有程序模板共享。

比如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息存放在一个文件中，这些配置数据由一个单例对象统一读取，然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置信息，这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。

单例模式有两种实现模式：饿汉模式和懒汉模式

饿汉模式

饿汉模式:就是不管将来会不会用，程序启动时就创建一个唯一的实例对象。在程序入口之前就完成单例对象的初始化。如果这个单例对象在多线程高并发环境下频繁使用，性能要求较高，那么显然使用饿汉模式来避免资源竞争，提高相应速度更好。

class InfoMgr
{
public:
  InfoMgr(){}
  static InfoMgr* GetInstance()
  {
    return _spInst;
  }

  void SetAddress(const string& s)
  {
    _address = s;
  }
  string& GetAddress()
  {
    return _address;
  }

private:
  string _address;
  int _secretKey;

  InfoMgr(const InfoMgr&) = delete;
  InfoMgr& operator=(const InfoMgr&) = delete;

  static InfoMgr* _spInst;
};
InfoMgr* InfoMgr::_spInst = new InfoMgr;

懒汉模式

懒汉模式：如果单例对象构造十分耗时或者占用很多资源，比如加载插件，初始化网络连接，读取文件等等，而有可能该对象程序运行时不会用到，那么也要在程序一开始进行初始化，就会导致程序启动时非常的缓慢。所以这种情况使用懒汉模式（延迟加载）更好。

注意：懒汉模式需要加锁，因为在多线程情况下有可能会出现竞争。

class InfoMgr
{
public:
  static InfoMgr* GetInstance()
  {
    //这里需要加锁
    if (nullptr == _spInst)
    {
      _mtx.lock();
      if (_spInst == nullptr)
      {
        _spInst = new InfoMgr;
      }
      _mtx.unlock();
    }
    return _spInst;
  }

  void SetAddress(const string& s)
  {
    _address = s;
  }
  string& GetAddress()
  {
    return _address;
  }

private:
  InfoMgr() {}

  string _address;
  int _secretKey;

  InfoMgr(const InfoMgr&) = delete;
  InfoMgr& operator=(const InfoMgr&) = delete;

  static InfoMgr* _spInst;
  static mutex _mtx;//互斥锁
};
InfoMgr* InfoMgr::_spInst = nullptr;

饿汉模式和懒汉模式的优缺点

• 饿汉模式

1. 优点：简单
2. 缺点：可能会导致进程启动慢，且如果有多个单例类对象实例启动顺序不确定

• 懒汉模式

3. 优点：第一次使用实例对象时，创建对象。进程启动无负载。多个单例实例启动顺序自由控制
4. 缺点：复杂