【剑指offer】面试题02 - 实现单例模式

た入场券 2022-10-31 14:57 19阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  面试题2：实现Singleton模式
 *   *  解法一：适用于单线程
     *  解法二：适用于多线程，但效率较低
     *  解法三：适用多线程且效率高，但代码复杂
     *  推荐写法一：使用静态构造函数

# 面试题2：实现Singleton模式 #

> 题目：设计一个类，使得该类只能生成一个实例化对象

## 解法一：适用于单线程 ##

> 考虑以下几点：
> 
> 1.  将构造函数设置为私有属性：①防止他人实例化 ②该类无法被继承
> 2.  将数据成员定义成该类的静态实例，在需要初始化的时候初始化
> 3.  初始化之前进行判断，若已经初始化，则不需要再初始化了

class Singleton
    { 
    private:
    	Singleton(){ }
    	static Singleton* instance;
    public:
    	static Singleton*& Insance()
    	{ 
    		if (instance == nullptr)
    			instance = new Singleton();
    		return instance;
    	}
    };
    Singleton* Singleton::instance = nullptr;

## 解法二：适用于多线程，但效率较低 ##

> 多线程情况下，需要注意一下几点：
> 
> 1.  多线程访问if语句时，可能都成立，导致每个线程都实例化了各自的对象，这就不符合题意
> 2.  在访问临界资源前进行加锁，访问结束后解锁
> 
> 缺点：
> 
> 1.  加锁及其耗时，每个线程进入Instance函数中都需要加一次锁，耗费大量时间，效率低

#include <iostream>
    #include <mutex>
    using namespace std;
    
    mutex g_lock;	// 全局初始化一个互斥锁变量
    class Singleton
    { 
    private:
    	Singleton(){ }
    	static Singleton* instance;
    public:
    	static Singleton*& Insance()
    	{ 
    		g_lock.lock();		// 访问临界资源前加锁
    		if (instance == nullptr)
    			instance = new Singleton();
    		g_lock.unlock();	// 访问结束后释放锁
    
    		return instance;
    	}
    };

## 解法三：适用多线程且效率高，但代码复杂 ##

> 好处：
> 
> 1.  只有instance不为null的时候需要执行加锁，一旦instance被实例化之后，便不会进入加锁的逻辑，这样大大减少了线程加锁的次数，提高了效率
> 
> 缺点：
> 
> 1.  代码实现复杂，易出错

#include <iostream>
    #include <mutex>
    using namespace std;
    
    mutex g_lock;	// 全局初始化一个互斥锁变量
    class Singleton
    { 
    private:
    	Singleton(){ }
    	static Singleton* instance;
    public:
    	static Singleton*& Insance()
    	{ 
    		if (instance == nullptr)
    		{ 
    			g_lock.lock();
    
    			if (instance == nullptr)
    				instance = new Singleton();
    
    			g_lock.unlock();
    		}
    
    		return instance;
    	}
    };
    Singleton* Singleton::instance = nullptr;

## 推荐写法一：使用静态构造函数 ##

> 好处：
> 
> 1.  初始化静态变量instance时创建一个实例
> 
> 缺点：
> 
> 1.  实例创建时机过早：静态变量初始化创建实例在编译器就结束了

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    class Singleton1
    { 
    private:
    	Singleton1(){ }
    	static Singleton1* instance;
    public:
    	static Singleton1*& Insance()
    	{ 
    		return instance;
    	}
    };
    Singleton1* Singleton1::instance = new Singleton1();