创建型模式 | 单例模式
一、单例模式
单例模式(Singleton Pattern),使用最广泛的设计模式之一。其意图是保证一个类仅有一个实例被构造,并提供一个访问它的全局访问接口,该实例被程序的所有模块共享。
1、饿汉式
1.1、基础版本
在程序启动后立刻构造单例,饿汉式实现一个单例类步骤如下:
- 定义一个单例类
- 私有化构造函数,防止外界直接创建单例类的对象
- 禁用拷贝构造,移动赋值等函数,可以私有化,也可以直接使用=delete
- 使用一个公有的静态方法获取该实例
- 确保在第一次调用之前该实例被构造
代码实现
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;// 单例类
class Singleton {
protected:Singleton() { std::cout << "Singleton: call Constructor\n"; };static Singleton *m_pInst;public:Singleton(const Singleton &) = delete;Singleton &operator=(const Singleton &) = delete;virtual ~Singleton() { std::cout << "Singleton: call Destructor\n"; }static Singleton* GetInstance() {return m_pInst;}
};Singleton *Singleton::m_pInst = new Singleton;int main()
{Singleton *pInst1 = Singleton::GetInstance();Singleton *pInst2 = Singleton::GetInstance();cout << "pInst1 : " << pInst1 << endl;cout << "pInst2 : " << pInst2 << endl;return 0;
}
输出结果
Singleton: call Constructor
pInst1 : 0xf71760
pInst2 : 0xf71760Process returned 0 (0x0) execution time : 0.203 s
Press any key to continue.
从输出结果可以看出来,在执行
main
函数之前,单例类对象已经被创建出来。获取实例的函数也不需要进行判空操作,因此也就不用双重检测锁来保证线程安全了,它本身已经是线程安全状态了,但是内存泄漏的问题还是要解决的。
1.2、基于资源管理的饿汉实现
内存泄漏解决方法有两个:智能指针&静态嵌套类。
1.2.1、智能指针解决方案
将实例指针更换为智能指针,另外智能指针在初始化时,还需要添加公有的销毁函数,因为析构函数私有化了。
#include <iostream>
#include <string>
#include <mutex>
#include <memory>
#include <thread>
using namespace std;// 单例类
class Singleton {
protected:Singleton() { std::cout << "Singleton: call Constructor\n"; };static shared_ptr<Singleton> instance;private:Singleton(const Singleton &) = delete;Singleton &operator=(const Singleton &) = delete;virtual ~Singleton() { std::cout << "Singleton: call Destructor\n"; }public:// 自定义销毁实例方法static void DestoryInstance(Singleton* x) {delete x;}static shared_ptr<Singleton> GetInstance() {return instance;}
};// 初始化
shared_ptr<Singleton> Singleton::instance(new Singleton(), DestoryInstance);int main()
{cout << "main开始" << endl;thread t1([] {shared_ptr<Singleton> s1 = Singleton::GetInstance();});thread t2([] {shared_ptr<Singleton> s2 = Singleton::GetInstance();});t1.join();t2.join();cout << "main结束" << endl;return 0;
}
输出结果
Singleton: call Constructor
main开始
main结束
Singleton: call DestructorProcess returned 0 (0x0) execution time : 0.116 s
Press any key to continue.
从输出结果可以看出来实例内存在程序运行结束后被正常释放。
1.2.2、静态嵌套类解决方案
类中定义一个嵌套类,初始化该类的静态对象,当程序结束时,该对象进行析构的同时,将单例实例也删除了。
#include <iostream>
#include <string>
#include <mutex>
#include <memory>
#include <thread>
using namespace std;// 单例类
class Singleton {// 定义一个删除器(嵌套类)class Deleter {public:Deleter() {};~Deleter() {if (m_pInst != nullptr) {cout << "删除器启动" << endl;delete m_pInst;m_pInst = nullptr;}}};protected:Singleton() { std::cout << "Singleton: call Constructor\n"; };static Deleter m_deleter;static Singleton* m_pInst;private:Singleton(const Singleton &) = delete;Singleton &operator=(const Singleton &) = delete;virtual ~Singleton() { std::cout << "Singleton: call Destructor\n"; }public:static Singleton* GetInstance() {return m_pInst;}
};Singleton *Singleton::m_pInst = new Singleton;
Singleton::Deleter Singleton::m_deleter;int main()
{cout << "main开始" << endl;thread t1([] {Singleton *pInst1 = Singleton::GetInstance();});thread t2([] {Singleton *pInst2 = Singleton::GetInstance();});t1.join();t2.join();cout << "main结束" << endl;return 0;
}
输出结果
Singleton: call Constructor
main开始
main结束
删除器启动
Singleton: call DestructorProcess returned 0 (0x0) execution time : 0.254 s
Press any key to continue.
从输出结果可以看出来单例类对象在程序运行结束时正常被释放。
2、懒汉式
2.1、基础版本
在使用类对象(单例实例)时才会去创建,实现如下:
#include <iostream>
#include <string>
#include <mutex>
#include <memory>
#include <thread>
using namespace std;// 单例类
class Singleton
{
public:static Singleton* GetInstance() {if (m_pInst == nullptr) {m_pInst = new Singleton;}return m_pInst;}private:// 私有构造函数Singleton() { cout << "构造函数启动。" << endl; };// 私有析构函数~Singleton() { cout << "析构函数启动。" << endl; };private:static Singleton* m_pInst;
};// 初始化
Singleton* Singleton::m_pInst = nullptr;int main()
{cout << "main开始" << endl;thread t1([] {Singleton *pInst1 = Singleton::GetInstance();});thread t2([] {Singleton *pInst2 = Singleton::GetInstance();});t1.join();t2.join();cout << "main结束" << endl;return 0;
}
上面的懒汉式存在两方面问题,一是:多线程场景存在并发问题;二是:创建的单例对象在使用完成后不会被释放存在资源泄露问题。
2.2、双重检查
使用双重检查解决多线程并发问题,核心代码如下:
static Singleton* GetInstance() {if (m_pInst == nullptr) {// 双重检查lock_guard<mutex> l(m_mutex);if (m_pInst == nullptr) {m_pInst = new Singleton();}}return m_pInst;
}
双重检查能解决多线程并发问题,同时效率也比单检查要高,调用
GetInstance
时只有当单例对象没有被创建时才会加锁,下面是单检查的实现,通过对比即可发现双检查的优点,如下:
static Singleton* GetInstance() {lock_guard<mutex> l(m_mutex);if (m_pInst == nullptr) {m_pInst = new Singleton();}return m_pInst;
}
2.3、基于静态局部对象的实现
C++11后,规定了局部静态对象在多线程场景下的初始化行为,只有在首次访问时才会创建实例,后续不再创建而是获取。若未创建成功,其他的线程在进行到这步时会自动等待。注意:C++11前的版本不是这样的。因为有上述的改动,所以出现了一种更简洁方便优雅的实现方法,基于局部静态对象实现,如下:
#include <iostream>
#include <string>
#include <mutex>
#include <memory>
#include <thread>
using namespace std;// 单例类
class Singleton
{
public:static Singleton* GetInstance() {static Singleton instance;return &instance;}private:// 私有构造函数Singleton() { cout << "构造函数启动。" << endl; };// 私有析构函数~Singleton() { cout << "析构函数启动。" << endl; };
};int main()
{cout << "main开始" << endl;thread t1([] {Singleton *pInst1 = Singleton::GetInstance();});thread t2([] {Singleton *pInst2 = Singleton::GetInstance();});t1.join();t2.join();cout << "main结束" << endl;return 0;
}
相关文章:
创建型模式 | 单例模式
一、单例模式 单例模式(Singleton Pattern),使用最广泛的设计模式之一。其意图是保证一个类仅有一个实例被构造,并提供一个访问它的全局访问接口,该实例被程序的所有模块共享。 1、饿汉式 1.1、基础版本 在程序启动后立刻构造单例࿰…...
【无标题】欢迎使用Markdown编辑器
这里写自定义目录标题 欢迎使用Markdown编辑器新的改变功能快捷键合理的创建标题,有助于目录的生成如何改变文本的样式插入链接与图片如何插入一段漂亮的代码片生成一个适合你的列表创建一个表格设定内容居中、居左、居右SmartyPants 创建一个自定义列表如何创建一个…...

Postgresql中PL/pgSQL的游标、自定义函数、存储过程的使用
场景 Postgresql中PL/pgSQL代码块的语法与使用-声明与赋值、IF语句、CASE语句、循环语句: Postgresql中PL/pgSQL代码块的语法与使用-声明与赋值、IF语句、CASE语句、循环语句-CSDN博客 上面讲了基本语法,下面记录游标、自定义函数、存储过程的使用。 …...

【IDEA】Intellij IDEA相关配置
IDEA 全称 IntelliJ IDEA,是java编程语言的集成开发环境。IntelliJ在业界被公认为最好的Java开发工具,尤其在智能代码助手、代码自动提示、重构、JavaEE支持、各类版本工具(git、svn等)、JUnit、CVS整合、代码分析、 创新的GUI设计等方面的功能可以说是超…...

GD32移植STM32工程(因为懒,所以移植)
文章目录 一、前言二、差异性三、软件移植部分1.前期准备1.1 安装GD32固件库1.2 选择所用芯片 2.修改程序2.1 启动时间(内部时钟可不改)2.2 主频2.2.1 系统时钟配置2.2.2 108MHz宏定义第一处第二处第三处第四处第五处 2.2.3 串口2.2.4 FLASH 四、总结 一…...

mt5和mt4交易软件有什么区别?
MetaTrader 4(MT4)和MetaTrader 5(MT5)是两种广泛使用的外汇和金融市场交易平台,由MetaQuotes公司开发。尽管它们都是外汇交易的常见选择,但在功能和特性上存在一些区别。以下是MT4和MT5之间的主要区别&…...

零刻EQ12 N100 双2.5G网口 All In One新手教程
零刻EQ12 N100 双2.5G网口 All In One新手教程 前言1.硬件配置2.准备工作2.1. ESXI8.0U2镜像2.2. Rufus磁盘工具下载2.3. ikuai镜像下载2.4. StarWindConverter虚拟磁盘格式转换工具下载2.5. OpenWrt镜像下载2.6. 黑群晖RR引导镜像下载(DSM7.2)2.7. 需要准备的硬件2.8. 格式化需…...

竞赛保研 基于Django与深度学习的股票预测系统
文章目录 0 前言1 课题背景2 实现效果3 Django框架4 数据整理5 模型准备和训练6 最后 0 前言 🔥 优质竞赛项目系列,今天要分享的是 🚩 **基于Django与深度学习的股票预测系统 ** 该项目较为新颖,适合作为竞赛课题方向ÿ…...

听GPT 讲Rust源代码--src/tools(16)
File: rust/src/tools/rust-analyzer/crates/ide-completion/src/completions/use_.rs rust-analyzer是一个基于Rust语言的IntelliSense引擎,用于提供IDE自动补全、代码导航和其他代码编辑功能。在rust-analyzer的源代码中,rust/src/tools/rust-analyzer…...
Leetcoed 双指针
三数之和 给你一个整数数组 nums ,判断是否存在三元组 [nums[i], nums[j], nums[k]] 满足 i ! j、i ! k 且 j ! k ,同时还满足 nums[i] nums[j] nums[k] 0 。 请你返回所有和为 0 且不重复的三元组。 注意:答案中不可以包含重复的三元组…...

关于“Python”的核心知识点整理大全31
目录 12.4.2 在屏幕上绘制飞船 alien_invasion.py 编辑12.5 重构:模块 game_functions 12.5.1 函数 check_events() game_functions.py alien_invasion.py 12.5.2 函数 update_screen() game_functions.py alien_invasion.py 12.6 驾驶飞船 12.6.1 响应…...

第1章 SpringBoot开发入门
学习目标 了解SpringBoot的优点 掌握SpringBoot项目的构建 掌握SpringBoot的单元测试和热部署 熟悉SpringBoot的自动化配置原理 熟悉SpringBoot的执行流程 随着互联网的兴起,Spring势如破竹地占据了Java领域轻量级开发的王者之位。随着Java语言的发展以及市场…...

利用prometheus+grafana进行Linux主机监控
文章目录 一.架构说明与资源准备二.部署prometheus1.上传软件包2.解压软件包并移动到指定位置3.修改配置文件4.编写启动脚本5.启动prometheus服务 三.部署node-exporter1.上传和解压软件包2.设置systemctl启动3.启动服务 四.部署grafana1.安装和启动grafana2.设置prometheus数据…...
单词反转(字符串)
题目名字 单词反转 题目链接 题意 输入倒序的字符串,要求输出正序的字符串 思路 用while输入,这样当出现输入是空格时自动划分上一个为一个单词然后再次反输出 while循环的条件是当不再输入的时候,因为是字符串,不用getline输入…...

【Java 集合】LinkedBlockingDeque
在开始介绍 LinkedBlockingDeque 之前, 我们先看一下 LinkedBlockingDeque 的类图: 从其中可以看出他直接实现了 BlockingDeque 接口, 而 BlockingDeque 又实现了 BlockingQueue 的接口, 所以它本身具备了队列的特性。 而实现 BlockingDeque 使其在 BlockingQueue 的基础上多了…...

【hacker送书第3期】OpenCV轻松入门:面向Python(第2版)
第3期图书推荐 内容简介作者简介图书目录专家推荐参与方式 内容简介 本书基于面向 Python 的 OpenCV(OpenCV for Python),介绍了图像处理的方方面面。本书以 OpenCV 官方文档的知识脉络为主线,并对细节进行补充和说明。书中不仅介绍了 OpenCV 函数的使用…...

手把手教你isPalindrome 方法在密码验证中的应用
在信息安全领域中,密码验证是一个极为重要的组成部分。一个强密码应具备足够的复杂性,以免遭到破解。而回文密码是一种具备特殊性质的密码,其正序和倒序相同,因此具有极高的安全性,并能发挥重要作用。在实际密码策略中…...

drf入门规范(二)
四 RESTful API规范 REST全称是Representational State Transfer,中文意思是表述(编者注:通常译为表征性状态转移)。 它首次出现在2000年Roy Fielding的博士论文中。 RESTful是一种定义Web API接口的设计风格,尤其适用…...
使用Redis和Nginx分别实现限制接口请求频率
前言 为啥需要限制接口请求频率?这个是因为防止接口一直被刷,比如发送手机验证码的接口,一直被刷的话,费钱费资源的,至少做点基本的防护工作。以下分别使用Redis和Nginx实现限制接口请求频率方案。 一、基于Redis实现…...

ansible模块 (7-13)
模块 7、hostname模块: 远程主机名管理模块 ansible 192.168.10.202 -m hostname -a nameliu 8、copy模块: 用于复制指定的主机文件到远程主机的模块 常用参数: dest: 指出要复制的文件在哪,必须使用绝对路径。如果源目标是…...
mongodb源码分析session执行handleRequest命令find过程
mongo/transport/service_state_machine.cpp已经分析startSession创建ASIOSession过程,并且验证connection是否超过限制ASIOSession和connection是循环接受客户端命令,把数据流转换成Message,状态转变流程是:State::Created 》 St…...

PPT|230页| 制造集团企业供应链端到端的数字化解决方案:从需求到结算的全链路业务闭环构建
制造业采购供应链管理是企业运营的核心环节,供应链协同管理在供应链上下游企业之间建立紧密的合作关系,通过信息共享、资源整合、业务协同等方式,实现供应链的全面管理和优化,提高供应链的效率和透明度,降低供应链的成…...

江苏艾立泰跨国资源接力:废料变黄金的绿色供应链革命
在华东塑料包装行业面临限塑令深度调整的背景下,江苏艾立泰以一场跨国资源接力的创新实践,重新定义了绿色供应链的边界。 跨国回收网络:废料变黄金的全球棋局 艾立泰在欧洲、东南亚建立再生塑料回收点,将海外废弃包装箱通过标准…...

[10-3]软件I2C读写MPU6050 江协科技学习笔记(16个知识点)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16...
JavaScript 数据类型详解
JavaScript 数据类型详解 JavaScript 数据类型分为 原始类型(Primitive) 和 对象类型(Object) 两大类,共 8 种(ES11): 一、原始类型(7种) 1. undefined 定…...

三分算法与DeepSeek辅助证明是单峰函数
前置 单峰函数有唯一的最大值,最大值左侧的数值严格单调递增,最大值右侧的数值严格单调递减。 单谷函数有唯一的最小值,最小值左侧的数值严格单调递减,最小值右侧的数值严格单调递增。 三分的本质 三分和二分一样都是通过不断缩…...
Leetcode33( 搜索旋转排序数组)
题目表述 整数数组 nums 按升序排列,数组中的值 互不相同 。 在传递给函数之前,nums 在预先未知的某个下标 k(0 < k < nums.length)上进行了 旋转,使数组变为 [nums[k], nums[k1], …, nums[n-1], nums[0], nu…...
十九、【用户管理与权限 - 篇一】后端基础:用户列表与角色模型的初步构建
【用户管理与权限 - 篇一】后端基础:用户列表与角色模型的初步构建 前言准备工作第一部分:回顾 Django 内置的 `User` 模型第二部分:设计并创建 `Role` 和 `UserProfile` 模型第三部分:创建 Serializers第四部分:创建 ViewSets第五部分:注册 API 路由第六部分:后端初步测…...

Qt的学习(一)
1.什么是Qt Qt特指用来进行桌面应用开发(电脑上写的程序)涉及到的一套技术Qt无法开发网页前端,也不能开发移动应用。 客户端开发的重要任务:编写和用户交互的界面。一般来说和用户交互的界面,有两种典型风格&…...
flow_controllers
关键点: 流控制器类型: 同步(Sync):发布操作会阻塞,直到数据被确认发送。异步(Async):发布操作非阻塞,数据发送由后台线程处理。纯同步(PureSync…...