Singleton

Singleton.h

/*
 * 确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点
 *
 * 应用 日志模块等
 *
 * 优于全局变量的地方
 * 1: 不污染全局名字空间
 * 2: 保证一个类只有一个实例，定义一个全局变量也可以定义一个局部
 */

class Singleton
{
public:
    static Singleton* instance(); // 只能通过这个函数来访问这个类的唯一实例

    
    void fun(); // 用来演示的方法, 可以是写log等其他实际需要的函数

    
protected:
    Singleton(); // 构造函数是protected的，不能用Singleton来定义对象，保证只能通过instance函数得到一个Singleton对象保证了一个类一个实例


private:
    static Singleton *_instance;
};


Singleton.cpp

#include "Singleton.h"
#include <iostream>
using namespace std;

Singleton* Singleton::_instance = NULL;

Singleton* Singleton::instance()
{
    if(_instance == NULL)
        _instance = new Singleton; // 只在第一次执行

    
    return _instance;
}

Singleton::Singleton()
{
}

void Singleton::fun()
{
    cout<<"Hello singleton"<<endl;
}


main.cpp

#include "Singleton.h"

/*
 * 下面这一句不能用，否则报错，因为类的构造函数是protected的
 * "main.cpp", line 8: Error: Singleton::Singleton() is not accessible from file level.
 * 这就保证了一个类只有一个实例
 */
// Singleton noway;


int main()
{
    Singleton::instance()->fun(); // 这里是使用Singleton的一个例子，在其他的类中都只要包含.h文件然后这么调用就可以了

    return 0;
}


 

---

上面的可以用于单线程，如果多线程，有可能多个线程同时看到指针为NULL，于是new新的对象，可能创建了多个对象，需要用到Double-Checked Locking避免这个问题。

 

加锁是针对instance函数

Singleton* Singleton::instance()
{

    // A
    if(_instance == NULL)

        // B
        _instance = new Singleton; // 只在第一次执行
    
    return _instance;
}

如果在A点上锁，可行；但是每次调用都上锁，效率低。

如果在B点上锁，不可行；不能保证只有一个实例。

 

Double-Checked Locking方法

Singleton* Singleton::instance()
{
    if(_instance == NULL)

    {

        // 在这加锁

        if(_instance == NULL) // 第二次检查
            _instance = new Singleton; // 只在第一次执行
    }
    return _instance;
}
由于加锁部分只执行一次或几次，之后不再执行，不影响效率。

---

总结

确保一个类只有一个实例，并且提供一个全局访问点。

一个静态类对象指针。

一个instance函数，第一次调用时new对象，并返回；不是第一次则直接返回已经创建的对象。

定义构造函数为protected或private，防止直接定义对象（只能用instance函数得到）。

多线程要结合Double-Checked Locking使用。