设计一个线程安全的单例(Singleton)模式

在设计单例模式的时候，虽然很容易设计出符合单例模式原则的类类型，但是考虑到垃圾回收机制以及线程安全性，需要我们思考的更多。有些设计虽然可以勉强满足项目要求，但是在进行多线程设计的时候。不考虑线程安全性，必然会给我们的程序设计带来隐患。此处，我们不介绍什么是单例模式，也不介绍如何设计简单的设计模式，因为你完全可以在书上或者在博客中找到。此处我们的目的就是设计一个使用的单例模式类。单例模式需要注意与思考的问题:

(1)如何仅能实例化一个对象？

(2)怎么样设计垃圾回收机制？

(3)如何确保线程安全性？

在思考了上述的几个问题后，首先设计一个线程安全的类，注意：由于CResGuard类会被多个线程访问，所以这个类除了构造函数与析构函数意外，其他成员都是线程安全的。

class CResGuard {
public:
	CResGuard()  { m_lGrdCnt = 0; InitializeCriticalSection(&m_cs); }
	~CResGuard() { DeleteCriticalSection(&m_cs); }

	// IsGuarded 用于调试
	BOOL IsGuarded() const { return(m_lGrdCnt > 0); }

public:
	class CGuard {
	public:
		CGuard(CResGuard& rg) : m_rg(rg) { m_rg.Guard(); };
		~CGuard() { m_rg.Unguard(); }

	private:
		CResGuard& m_rg;
	};

private:
	void Guard()   { EnterCriticalSection(&m_cs); m_lGrdCnt++; }
	void Unguard() { m_lGrdCnt--; LeaveCriticalSection(&m_cs); }

	// Guard/Unguard两个方法只能被内嵌类CGuard访问.
	friend class CResGuard::CGuard;

private:
	CRITICAL_SECTION m_cs;
	long m_lGrdCnt;
};

接下来我们需要设计一个符合上面三个条件的类。为了实现自动回收机制，我们使用了智能指针auto_ptr，尽管很多人不喜欢它，原因是使用不当，会产生不少陷阱，所以你完全可以用其他智能指针替代它。为了方便未来的使用，还使用了模版，如果你不喜欢，可以花两分钟的时间轻松的干掉它。

	namespace Pattern
	{
		template <class T>
		class Singleton
		{
		public:
			static inline T* instance();

		private:
			Singleton(void){}
			~Singleton(void){}
			Singleton(const Singleton&){}
			Singleton & operator= (const Singleton &){}

			static auto_ptr<T> _instance;
			static CResGuard _rs;
		};

		template <class T>
		auto_ptr<T> Singleton<T>::_instance;

		template <class T>
		CResGuard Singleton<T>::_rs;

		template <class T>
		inline T* Singleton<T>::instance()
		{
			if (0 == _instance.get())
			{
				CResGuard::CGuard gd(_rs);
				if (0 == _instance.get())
				{
					_instance.reset(new T);
				}
			}
			return _instance.get();
		}
//实现单例模式的类的地方，必须将宏定义放在声明文件中，
#define DECLARE_SINGLETON_CLASS( type ) 	friend class auto_ptr< type >; 	friend class Singleton< type >;
	}

单例我们虽然看似简单，但是有太多问题非常值得我们思考与深究，因为一定程度上，它深入到了C++语言机制，更可以加深你对此语言设计的理解程度。