单例模式（Singleton Pattern）是一种创建型设计模式，旨在确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。它通常用于管理共享资源或配置，如日志记录、数据库连接等。
1. 主要特征
- 唯一性：确保类只有一个实例。
- 全局访问：提供一个静态方法来获取该实例。
- 延迟初始化：实例可以在需要时创建，而不是在程序启动时。
2. 实现方式
以下是单例模式的常见实现方式：
1. 饿汉式
在类加载时就创建实例，简单但可能导致资源浪费。
class Singleton {
public:static Singleton& getInstance() {static Singleton instance; // 静态实例return instance;}private:Singleton() {} // 私有构造函数Singleton(const Singleton&) = delete; // 禁止拷贝构造Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; // 禁止赋值
};
2. 懒汉式
在首次调用时创建实例，适合资源开销较大的情况。
#include <mutex>class Singleton {
public:static Singleton& getInstance() {std::call_once(initInstanceFlag, &Singleton::initInstance);return *instance;}private:Singleton() {} // 私有构造函数~Singleton() {}static void initInstance() {instance = new Singleton();}static Singleton* instance;static std::once_flag initInstanceFlag;Singleton(const Singleton&) = delete; // 禁止拷贝构造Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; // 禁止赋值
};// 静态成员初始化
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
3. 优点
- 全局访问：提供了一个全局访问点，方便使用。
- 节省资源：可以控制实例的创建，避免资源浪费。
4. 缺点
- 难以测试：单例模式可能导致代码难以测试，特别是当依赖于单例的类不易于模拟时。
- 隐藏依赖：使用单例可能导致隐含的依赖关系，降低代码的清晰度。
- 线程安全问题：在多线程环境中实现单例时需要特别注意，可能需要额外的同步机制。
5. 使用场景
- 配置管理：应用程序的全局配置。
- 日志记录：全局的日志管理。
- 数据库连接：确保数据库连接的唯一性和共享。
总结
单例模式是一种简单而有效的设计模式，适用于需要确保类仅有一个实例的场景。然而，在使用时应考虑其可能带来的复杂性和测试难度，合理应用以获得最佳效果。
