Singleton设计模式Word格式.docx
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（下面这些东西可能是尽人皆知的，没有什么新鲜的）
私有（private）的构造函数，表明这个类是不可能形成实例了。
这主要是怕这个类会有多个实例。
即然这个类是不可能形成实例，那么，我们需要一个静态的方式让其形成实例：
getInstance（）。
注意这个方法是在new自己，因为其可以访问私有的构造函数，所以他是可以保证实例被创建出来的。
在getInstance（）中，先做判断是否已形成实例，如果已形成则直接返回，否则创建实例。
所形成的实例保存在自己类中的私有成员中。
我们取实例时，只需要使用Singleton.getInstance（）就行了。
当然，如果你觉得知道了上面这些事情后就学成了，那我给你当头棒喝一下了，事情远远没有那么简单。
Singleton的实际版本
上面的这个程序存在比较严重的问题，因为是全局性的实例，所以，在多线程情况下，所有的全局共享的东西都会变得非常的危险，这个也一样，在多线程情况下，如果多个线程同时调用getInstance（）的话，那么，可能会有多个进程同时通过（singleton==null）的条件检查，于是，多个实例就创建出来，并且很可能造成内存泄露问题。
嗯，熟悉多线程的你一定会说——“我们需要线程互斥或同步”，没错，我们需要这个事情，于是我们的Singleton升级成1.1版，如下所示：
//version1.1
synchronized（Singleton.class）{
嗯，使用了Java的synchronized方法，看起来不错哦。
应该没有问题了吧？
！
错！
这还是有问题！
为什么呢？
前面已经说过，如果有多个线程同时通过（singleton==null）的条件检查（因为他们并行运行），虽然我们的synchronized方法会帮助我们同步所有的线程，让我们并行线程变成串行的一个一个去new，那不还是一样的吗？
同样会出现很多实例。
嗯，确实如此！
看来，还得把那个判断（singleton==null）条件也同步起来。
于是，我们的Singleton再次升级成1.2版本，如下所示：
//version1.2
synchronized（Singleton.class）
不错不错，看似很不错了。
在多线程下应该没有什么问题了，不是吗？
的确是这样的，1.2版的Singleton在多线程下的确没有问题了，因为我们同步了所有的线程。
只不过嘛……，什么？
还不行？
是的，还是有点小问题，我们本来只是想让new这个操作并行就可以了，现在，只要是进入getInstance（）的线程都得同步啊，注意，创建对象的动作只有一次，后面的动作全是读取那个成员变量，这些读取的动作不需要线程同步啊。
这样的作法感觉非常极端啊，为了一个初始化的创建动作，居然让我们达上了所有的读操作，严重影响后续的性能啊！
还得改！
嗯，看来，在线程同步前还得加一个（singleton==null）的条件判断，如果对象已经创建了，那么就不需要线程的同步了。
OK，下面是1.3版的Singleton.
//version1.3
感觉代码开始变得有点罗嗦和复杂了，不过，这可能是最不错的一个版本了，这个版本又叫“双重检查”Double-Check.下面是说明：
第一个条件是说，如果实例创建了，那就不需要同步了，直接返回就好了。
不然，我们就开始同步线程。
第二个条件是说，如果被同步的线程中，有一个线程创建了对象，那么别的线程就不用再创建了。
相当不错啊，干得非常漂亮！
请大家为我们的1.3版起立鼓掌！
Singleton的其它问题
怎么？
还有问题？
当然还有，请记住下面这条规则——“无论你的代码写得有多好，其只能在特定的范围内工作，超出这个范围就要出Bug了”，这是“陈式第一定理”，呵呵。
你能想一想还有什么情况会让这个我们上面的代码出问题吗？
在C++下，我不是很好举例，但是在Java的环境下，嘿嘿，还是让我们来看看下面的一些反例和一些别的事情的讨论（当然，有些反例可能属于钻牛角尖，可能有点学院派，不过也不排除其实际可能性，就算是提个醒吧）：
其一、ClassLoader.不知道你对Java的ClassLoader熟悉吗？
“类装载器”？
C++可没有这个东西啊。
这是Java动态性的核心。
顾名思义，类装载器是用来把类（class）装载进JVM的。
JVM规范定义了两种类型的类装载器：
启动内装载器（bootstrap）和用户自定义装载器（user-definedclassloader）。
在一个JVM中可能存在多个ClassLoader，每个ClassLoader拥有自己的NameSpace.一个ClassLoader只能拥有一个class对象类型的实例，但是不同的ClassLoader可能拥有相同的class对象实例，这时可能产生致命的问题。
如ClassLoaderA，装载了类A的类型实例A1，而ClassLoaderB，也装载了类A的对象实例A2.逻辑上讲A1=A2，但是由于A1和A2来自于不同的ClassLoader，它们实际上是完全不同的，如果A中定义了一个静态变量c，则c在不同的ClassLoader中的值是不同的。
于是，如果咱们的Singleton1.3版本如果面对着多个ClassLoader会怎么样？
呵呵，多个实例同样会被多个ClassLoader创建出来，当然，这个有点牵强，不过他确实存在。
难道我们还要整出个1.4版吗？
可是，我们怎么可能在我的Singleton类中操作ClassLoader啊？
是的，你根本不可能。
在这种情况下，你能做的只有是——“保证多个ClassLoader不会装载同一个Singleton”。
其二、序例化。
如果我们的这个Singleton类是一个关于我们程序配置信息的类。
我们需要它有序列化的功能，那么，当反序列化的时候，我们将无法控制别人不多次反序列化。
不过，我们可以利用一下Serializable接口的readResolve（）方法，比如：
publicclassSingletonimplementsSerializable
......
protectedObjectreadResolve（）
returngetInstance（）;
其三、多个Java虚拟机。
如果我们的程序运行在多个Java的虚拟机中。
什么？
多个虚拟机？
这是一种什么样的情况啊。
嗯，这种情况是有点极端，不过还是可能出现，比如EJB或RMI之流的东西。
要在这种环境下避免多实例，看来只能通过良好的设计或非技术来解决了。
其四，volatile变量。
关于volatile这个关键字所声明的变量可以被看作是一种“程度较轻的同步synchronized”；
与synchronized块相比，volatile变量所需的编码较少，并且运行时开销也较少，但是它所能实现的功能也仅是synchronized的一部分。
当然，如前面所述，我们需要的Singleton只是在创建的时候线程同步，而后面的读取则不需要同步。
所以，volatile变量并不能帮助我们即能解决问题，又有好的性能。
而且，这种变量只能在JDK1.5+版后才能使用。
其五、关于继承。
是的，继承于Singleton后的子类也有可能造成多实例的问题。
不过，因为我们早把Singleton的构造函数声明成了私有的，所以也就杜绝了继承这种事情。
其六，关于代码重用。
也话我们的系统中有很多个类需要用到这个模式，如果我们在每一个类都中有这样的代码，那么就显得有点傻了。
那么，我们是否可以使用一种方法，把这具模式抽象出去？
在C++下这是很容易的，因为有模板和友元，还支持栈上分配内存，所以比较容易一些（程序如下所示），Java下可能比较复杂一些，聪明的你知道怎么做吗？
template<
CLASST>
classSingleton
public:
staticT&
Instance（）
staticTtheSingleInstance;
//假设T有一个protected默认构造函数
returntheSingleInstance;
};
classOnlyOne:
publicSingleton<
ONLYONE>
friendclassSingleton<
;
intexample_data;
intGetExampleData（）const{returnexample_data;
protected:
OnlyOne（）:
example_data（42）{}//默认构造函数
OnlyOne（OnlyOne&
）{}
intmain（）
cout<
<
OnlyOne:
:
Instance（）.GetExampleData（）<
endl;
return0;
第二种：
C++下的singleton模式
编程序的时候很多情况下要求当前的程序中只有一个object。
例如一个程序只有一个和数据库的连接，只有一个鼠标的object。
最简单的方法是用个全局变量或者用个静态变量。
但这违反基本的ObjectOrientedDesign的原则，使程序执行的整体结构，可读性以及可维护大大下降。
同时如果所编写的程序不是主程序而是dll的话全局变量的寿命更难控制。
DesignPattern中最简单也是应用最广的就是Singleton,就是用于解决这个问题的。
下面是一个简单的Singleton的C++的实现，应用这个class之后可以保证当前程序中只有一个copy。
ClassSingleton
staticSingleton*GetInstance（）
{
staticSingletoninstance;
return&
instance;
}
Singleton（）;
~Singleton（）;
由于constructor和destructor都是protected，所以无法直接生成这个class。
使用时直接用Singleton:
GetInsgtance（）就行了。
不必操心Singleton的寿命。
另一种实现方法如下：
if（!
m_pInstance）
m_pInstance=newSingleton（）;
returnpinstance;
private:
staticSingleton*m_pInstance;
这种写法的问题在于你需要在new之后的适当时候delete掉这个Instance。
这个寿命很难控制。
但有的人说这个实现是thread_safe的。
而第一个不是thread_safe。
我瞧了N天也没有发现这个实现怎么threadsafe。
经多家讨论后证明这个实现合第一个一样不threadsafe。
两个进程同时进入GetInstance同时m_pInstance还是NULL，同时constructor花的时间特别长的时候就可能出事。
要将其用在多进程的程序中的时候最好在GetInstance函数的开始和结束加上“CreticalSection”。
当我学完这一段的时候发现他竟然不能用在我的project里，因为我的project里要管理的这个object可能有几个copy（数量确定）。
那么就需要把上面的概念稍微扩展一下。
把staticSingletoninstance换成数组或者vector。
这样能够生成的数量是确定的。
使用者不会因为多用几次GetInstance而改变了内存的管理。
当然用户用GetInstance（）的时候应该知道自己要Get哪个copy，给GetInstance（）加个参数。
稍微复杂一点。
Singleton模式的C++实现研究
Singleton（单件）模式是一种很常用的设计模式。
《DesignPatterns》对它作的定义为：
Ensureaclassonlyhasoneinstance,andprovideaglobalpointofaccesstoit.也就是说单件类在整个应用程序的生命周期中只能有一个实例存在，使用者通过一个全局的访问点来访问该实例。
这是Singleton的两个最基本的特征，也是在实现的时候首先应该考虑的。
Singleton的应用很广，它可以典型的被用来表示那些本性上具有唯一特性的系统组件，如数据库访问组件等。
这一点在《DesignPatterns》上有详细说明，在此就不细说了。
实现Singleton有很多途径，但都离不开两条最基本的原则。
首先，要使得Singleton只有一个全局唯一的实例，我们通常的做法是将它的构造函数和拷贝构造函数私有化。
再者，Singleton的全局唯一实例通常是一个static变量，这一点利用了语言的内在优势。
本文给出的几种实现都比较简单，容易理解。
在通常的情况下，它们足以满足要求。
但缺点也是不可避免，以下我们逐一分析。
一、基于模板函数的实现
先看实现代码：
classMySingleton1
MySingleton1（）
cout<
_T（"
ConstructMySingleton1"
）<
MySingleton1（constMySingleton1&
）{}//拷贝构造函数
MySingleton1&
operator=（constMySingleton1&
）{}//赋值函数
template<
typenameT>
friendT&
GetInstanceRef（）;
~MySingleton1（）
DestroyMySingleton1"
public:
voidDoSomething（）
DosomethinghereinMySingleton1"
template<
T&
GetInstanceRef（）//返回全局唯一对象的一个引用
staticT_instance;
return_instance;
T*GetInstancePtr（）//返回全局唯一对象的指针
return&
GetInstanceRef<
T>
（）;
上面的代码中，MySingleton1是需要单实例化的类。
下面的模板函数template<
T&
GetInstanceRef（）返回该类的唯一实例（静态变量_instance）的一个引用，另一个模板函数调用它返回该实例的指针。
我们可以注意到以下几点：
1．MySingleton1的构造函数私有，防止了程序员随意构造它的实例。
2．同样，拷贝构造函数MySingleton1（constMySingleton1&
）也被声明为私有。
3．全局的模板函数template<
GetInstanceRef（）是MySingleton1的友元。
因为MySingleton1的构造函数已经声明为私有，为了让GetInstanceRef能顺利的构造静态变量_instance，我们不得不将它声明为MySingleton1的友元函数。
这样，我们的类MySingleton1就具有了Singleton特性了，而全局访问点就是两个模板函数。
测试代码如下：
MySingleton1*myobj1;
myobj1=GetInstancePtr<
MySingleton1>
myobj1->
DoSomething（）;
（）.DoSomething（）;
下面我们分析这种实现的缺点。
由于模板函数GetInstanceRef被特化后要访问MySingleton1，它的声明必须在类（MySingleton1）声明之后（区分声明与实现），这与我们通常的使用方式不合。
虽然它在其它方面表现的比较良好，但就这一个缺点已经使我不会再想使用它了。
来看第二种可以实际使用的实现。
二、基于模板类的实现
这种实现的基本思路是，做一个类让它来负责提供Singleton对象的生成与访问。
由于它要构造Singleton对象，所以让它成为一个友元是理所当然的。
下面看看实现代码：
classSingletonWraper
staticT&
GetInstanceRef（）
staticT_instance;
return_instance;
staticconstT&
GetInstanceConst（）
returnGetInstanceRef（）;
staticT*GetInstancePtr（）
GetInstanceRef（）;
#defineDEFINE_SINGLETON（ClassName）;
friendclassSingletonWraper<
ClassName>
typedefclassSingletonWraper<
SingletonWraper;
typedefSingletonWraperSingletonInterface;
ClassName（constClassName&
）{}
ClassName&
operator=（constClassName&
）
{
returnSingletonInterface:
}
//EndofdefineDEFINE_SINGLETON（ClassName）;
classMySingleton2
DEFINE_SINGLETON（MySingleton2）;
private:
MySingleton2（）
ConstructMySingleton2"
~MySingleton2（）
DestroyMySingleton2"
DosomethinghereinMySingleton2"
先看看SingletonWraper类，它提供的三个静态函数用于取得对Singleton对象的访问。
再看下面的一个宏，它的作用是声明友元以及定义两个Singlet
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