Hello CPP

1. 单例模式简介

• 目的: 确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。
• 常见用例: 日志记录、配置管理、线程池等。

classDiagram
    class Singleton {
        - static Singleton* instance
        - Singleton()
        + static Singleton* getInstance()
    }
    
    Singleton <|-- Singleton : 使用实例

2. 饿汉模式（Eager Initialization）

• 描述: 实例在类加载时创建。

• 代码示例:

  class Singleton {
  private:
      static Singleton* instance;
  
      // 私有构造函数以防止外部实例化
      Singleton() {}
  
  public:
      // 获取实例的静态方法
      static Singleton* getInstance() {
          return instance;
      }
  };
  
  // 在类加载时初始化实例
  Singleton* Singleton::instance = new Singleton();
  

• 优点: 简单且线程安全，不需要额外的同步措施。

• 缺点: 即使实例可能不会被使用，也会在类加载时创建，可能导致不必要的资源消耗。

3. 饱汉模式（Lazy Initialization）

• 描述: 实例仅在需要时才创建。

• 代码示例:

  class Singleton {
  private:
      static Singleton* instance;
  
      // 私有构造函数以防止外部实例化
      Singleton() {}
  
  public:
      // 获取实例的静态方法
      static Singleton* getInstance() {
          if (instance == nullptr) {
              instance = new Singleton();
          }
          return instance;
      }
  };
  
  // 将静态成员初始化为nullptr
  Singleton* Singleton::instance = nullptr;
  

• 优点: 实例仅在需要时创建，节省资源。

• 缺点: 如果不加同步措施，则在多线程环境下可能不安全。

4. 线程安全的考虑

• 双重检查锁定: 一种使懒汉模式线程安全的技术。

• 带互斥锁的代码示例:

  #include <mutex>
  
  class Singleton {
  private:
      static Singleton* instance;
      static std::mutex mtx;
  
      Singleton() {}
  
  public:
      static Singleton* getInstance() {
          if (instance == nullptr) {
              std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
              if (instance == nullptr) {
                  instance = new Singleton();
              }
          }
          return instance;
      }
  };
  
  Singleton* Singleton::instance = nullptr;
  std::mutex Singleton::mtx;
  

5. 总结与最佳实践

• 方法比较: 何时使用饿汉模式和饱汉模式。
• 避免陷阱: 特别是在多线程环境中，注意内存管理。