什么是 Single Instance 单例模式?
单例模式是计算机程序设计当中一种常用思路，即软件系统运行当中，该类只允许拥有一个实例，且它必须在初始化的时候自己创建自己的实例。
那么单例模式主要是什么用途呢？
优化访问性能，便于进行数据共享。
比如说：
1，软件系统运行当中，业务上的配置文件参数共享。
2，多线程之间数据的共享。
3，调用类似于数据库操作这种需要频繁访问的对象时，减少 Object 的频繁创建销毁和函数调用的栈内存消耗。
4，数据需要临时保存时，给其他对象提供一个统一化的数据接口。
5，提升高度复用情况下的访问性能。
那么单例模式的具体实现方式是？
创建一个类，这个类会自己创建自己在内存当中的实例，实例可以被其他类访问，同时不允许以任何方式再次创建这个类的实例。
其中有什么原则？
1，必须保证在整个软件系统运行的生命周期当中，实例仅有一个，不能被再次创建，也不能被拷贝、赋值。
2，必须保证内存的安全性问题。
3，必须保证线程的安全性问题。
4，必须保证实例仅能通过指定的接口获得。
那么具体有什么细节？
1，可以通过将 构造、拷贝构造、赋值运算符重载 声明为 Private 以保证实例不会被再次创建。
2，可以通过智能指针进行包装，以保证内存的安全性。
3，可以通过使用 Static 关键字保证实例指针常驻于内存全局变量区。
4，可以使用 std::call_once 来保证类的实例只会创建一次，并且不会有线程安全问题。
单例模式分为主动模式和被动模式，区别是：
主动模式在类加载时就已经创建好了自己的实例。
被动模式在被第一次调用时才会创建自己的实例。
这里演示的是被动模式：
================== 创建一个叫大脑工具箱的“工具类” ==================
----------------- 头文件 -----------------
#pragma once #include <memory> using std::shared_ptr; using std::make_shared; #include <mutex> using std::call_once; using std::once_flag; // 创建一个叫大脑工具箱的单例类 class BrainToolBox { public: // 获取单例的函数 static shared_ptr<BrainToolBox> GetInstance(); public: // 供调用的测试函数 void HelloByte(); private: // Private 锁死构造和析构 BrainToolBox(); ~BrainToolBox(); // Private 锁死拷贝构造 BrainToolBox(const BrainToolBox&) {}; // Private 锁死赋值运算符 BrainToolBox& operator=(const BrainToolBox&) {}; private: // 单例的指针声明 static shared_ptr<BrainToolBox> BrainInstance; // Onec Flag 声明 static once_flag BrainOnceFlag; };
----------------- CPP文件 -----------------
#include <iostream> #include "BrainToolBox.h" // 单例的指针定义 shared_ptr<BrainToolBox> BrainToolBox::BrainInstance; // OnceFlag 定义 once_flag BrainToolBox::BrainOnceFlag; // 获取单例 如果不存在则创建且只创建一次 shared_ptr<BrainToolBox> BrainToolBox::GetInstance() { call_once(BrainToolBox::BrainOnceFlag, [&] { struct make_shared_enabler : BrainToolBox{}; BrainToolBox::BrainInstance = make_shared<make_shared_enabler>(); }); return BrainToolBox::BrainInstance; } // 测试输出一段字符串以确定单例类被成功创建 void BrainToolBox::HelloByte() { std::cout << "Hello Byte!" << std::endl; return; } // 构造 BrainToolBox::BrainToolBox() { } // 析构 BrainToolBox::~BrainToolBox() { }
================== 测试一下 ==================
#include "BrainToolBox.h" int main() { shared_ptr<BrainToolBox> tool = BrainToolBox::GetInstance(); tool->HelloByte(); }
会打印 Hello Byte 字符串。