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动机

在软件系统中，经常有一些特殊的类，必须保证它们在系统中只存在一个实例，才能保证他们的逻辑正确性、以及良好的效率

如何绕过常规的构造器，提供一种机制来保证一个类只有一个实例？

模式定义

保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点。

实例

单例

class Singleton{ 

private :
Singleton();
Singleton(const Singleton& other);
public:
static Singleton* getInstacne();
static Singleton* m_instance;
}
Singleton* Singleton::m_instance = nullptr;
//线程非安全
Singleton* Singleton::getInstacne(){ 

if(m_instance == nullptr){ 

m_instance = new Singleton();
}
return m_instance;
}
//线程安全
Singleton Singleton::getInstance(){ 

Lock lock;
if(m_instance == nullptr){ 

m_instance = new Singleton();
}
return m_instance;
}
//双检测锁，但由于内存读写recorder不安全
Singleton* Singleton::getInstacne(){ 

if(m_instance == nullptr){ 

Lock lock;
if(m_instance == nullptr){ 

m_instance = new Singleton();
}
}
return m_instance;
}
//C++11版本之后的跨平台实现(voliate)
std::atomic<Singleton*>Singleton::m_instance;
std::mutex Singleton::m_mutex;
Singleton* Singleton::getInstance(){ 

Singleton* tmp = m_instance.load(std::memory_order_relaxed);
std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);//获取内存fence
if(tmp == nullptr){ 

std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
tmp = m_instance.load(std::memory_order_relaxed);
if(tmp == nullptr){ 

tmp = new Singleton();
std::atomic_thread_fence(std::memory_order_release);//释放内存fence
m_instance.store(tmp,std::memory_order_relaxed);
}
}
return tmp;
}

结构

要点总结

• Singleton 模式中的实例构造器可以设置为protected以允许子类派生。
• Singleton 模式一般不要支持拷贝构造函数和Clone接口，因为这有可能导致多个对象实例，与Singleton模式的初衷相违背
• 如何实现多线程环境下安全的Singleton?注意对双检查锁的正确实现

笔记

• 保证只有一个单例是设计者的责任 不是使用者的责任
• java C#都有voliate机制