C++设计模式-单件

理解

1.       Singleton模式用来取代全局静态变量。C++通过静态成员变量来实现类实例全局唯一性。

2.       instance()方法是单件提供的唯一调用入口。

要点

1.       为了防止外界调用产生多个实例，将构造方法、析构方法、拷贝构造方法、赋值重载方法都作为protected。

2.       instance()方法产生对象方式有两种：使用局部static对象，生命期在首次进入局部生命期产生(见下面)，在程序结束时销毁；通过new产生新对象，在析构方法中delete对象。

3.       获取单件实例调用方式：Singleton::instance()获取对象指针。

4.       解决多线程资源竞争条件。使用著名的“双检测锁定”办法来解决，即在锁定前和锁定后都检测对象是否产生，这样既能保证加锁效率又能保证单件实例的唯一性。

应用

1.       代码部分使用类模版单件（CSingleton<T>），可产生不同种类的单件类。

2.       一个类要成为单件类，把单件类作为自己的友元来实现，因为CSingleton的构造和析构都是protected(下面的例子)；另外也有通过继承单件来实现。

3.       单件可以很简单实现，也可以足够复杂。Loki库实现了一个比较复杂的单件，将类型和各种策略（创建策略、生命期策略、线程策略等）作为模板参数，封装成了SingletonHolder类模板。详细可见：http://loki-lib.sourceforge.net/index.php?n=Pattern.Singleton

new产生新对象+友元实现的源码

 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3
 4 //////////////////Singleton定义
 5 /**
 6 * @class CSingleton
 7 * @brief 实现类把该类作为友元, 并且把构造函数作为非公有
 8 *         如:
 9 *          Class C
10 *          {
11 *          friend class CSingleton<C>;
12 *          protected:
13 *              C(){};
14 *          }
15 */
16 template<class T>
17 class CSingleton
18 {
19 public:
20     static T* instance()
21     {
22         //double check. 锁前和锁后检测，保证效率和多线程正确性
23         if (!m_pInstance)
24         {
25             CMutexGuard guard(m_lock);//TODO: 加锁.
26
27             if (!m_pInstance)
28             {
29                 //static T t;
30                 //m_pInstance = &t;
31                 m_pInstance = new T;
32             }
33         }
34         return m_pInstance;
35     };
36
37 protected:
38     CSingleton(){}; //防止产生实例
39     CSingleton(const CSingleton&){}; //防止拷贝构造另一个实例
40     CSingleton &operator =(const CSingleton&){}; //防止赋值构造出另一个实例
41     virtual ~CSingleton()
42     {
43         if (m_pInstance)
44         {
45             delete m_pInstance;
46             m_pInstance = NULL;
47         }
48     };
49
50 private:
51     static T* m_pInstance; //类的唯一实例
52     //TODO: 省略了互斥锁成员m_lock
53 };
54
55
56 //////////////////Singleton实现部分
57 template<class T> T* CSingleton<T>::m_pInstance = NULL;
58
59
60 /////////////////Singleton应用实例
61 class CMyLog
62 {
63
64 friend class CSingleton<CMyLog>; //作为友元可以访问CSingleton的保护成员
65
66 public:
67     void Log(char* pszStr)
68     {
69         cout << "Log msg: " << pszStr << endl;
70     }
71
72 private:
73     CMyLog(){}; //不允许直接实例化
74 };
75
76 int main()
77 {
78     CMyLog* pLog = CSingleton<CMyLog>::instance();
79     pLog->Log("hello word");
80
81     system("pause");
82     return 0;
83 } 

使用局部static对象方式

1  class CBz2Helper
2  {
3   static CBz2Helper& Instance()
4   {
5    static CBz2Helper Instance;
6    return Instance;
7   }
8
9  }