單例模式 C++（兩種方式）、Python3

文章目錄

• ​​1、C++​​

• ​​1.1、餓漢模式​​
• ​​1.2、懶漢模式​​

• ​​2、Python​​

• ​​2.1、效果圖​​
• ​​2.2、源碼​​

1、C++

1.1、餓漢模式

就是說不管你将來用不用，程式啟動時就建立一個唯一的執行個體對象

• 優點：簡單，明了，容易了解，代碼簡潔。
• 缺點：可能會導緻程序啟動慢，且如果有多個單例類對象執行個體啟動順序不确定。

class Singleton
{
public:
  static Singleton* GetInstance()
  {
    return &m_instance;
  }

private:
  // 構造函數私有
  Singleton(){};

  // C++98 防拷貝
  Singleton(Singleton const&);
  Singleton& operator=(Singleton const&);

  // or

  // C++11
  Singleton(Singleton const&) = delete;
  Singleton& operator=(Singleton const&) = delete;

  static Singleton m_instance;
};

Singleton Singleton::m_instance; // 在程式入口之前就完成單例對象的初始化      

注：如果這個單例對象在多線程高并發環境下頻繁使用，性能要求較高，那麼顯然使用餓漢模式來避免資源競争，提高響應速度更好。

1.2、懶漢模式

• 優點：第一次使用執行個體對象時，建立對象。程序啟動無負載。多個單例執行個體啟動順序自由控制。
• 缺點：複雜，難以了解，代碼繁瑣

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>
using namespace std;
class Singleton
{
public:
  static Singleton* GetInstance() {
    // 注意這裡一定要使用Double-Check的方式加鎖，才能保證效率和線程安全
    if (nullptr == m_pInstance) {
      m_mtx.lock();
      if (nullptr == m_pInstance) {
        m_pInstance = new Singleton();
      }
      m_mtx.unlock();
    }
    return m_pInstance;
  }
  // 實作一個内嵌垃圾回收類
  class CGarbo {
  public:
    ~CGarbo(){
      if (Singleton::m_pInstance)
        delete Singleton::m_pInstance;
    }
  };
  // 定義一個靜态成員變量，程式結束時，系統會自動調用它的析構函數進而釋放單例對象
  static CGarbo Garbo;
private:
  // 構造函數私有
  Singleton(){};
  // 防拷貝
  Singleton(Singleton const&);
  Singleton& operator=(Singleton const&);
  static Singleton* m_pInstance; // 單例對象指針
  static mutex m_mtx; //互斥鎖
};
Singleton* Singleton::m_pInstance = nullptr;
Singleton::CGarbo Garbo;
mutex Singleton::m_mtx;
void func(int n)
{
  cout << Singleton::GetInstance() << endl;
}
// 多線程環境下示範上面GetInstance()加鎖和不加鎖的差別。
int main()
{
  thread t1(func, 10);
  thread t2(func, 10);
  t1.join();
  t2.join();
  cout << Singleton::GetInstance() << endl;
  cout << Singleton::GetInstance() << endl;
}      

2、Python

2.1、效果圖

2.2、源碼

class Singleton(object):
    __instance = None  # 定義一個類屬性做判斷

    def __new__(cls):

        if cls.__instance == None:
            # 如果__instance為空證明是第一次建立執行個體
            # 通過父類的__new__(cls)建立執行個體
            cls.__instance = object.__new__(cls)
            return cls.__instance
        else:
            # 傳回上一個對象的引用
            return cls.__instance

a = Singleton()
print(id(a))
b = Singleton()
print(id(b))

print("沙師弟，人生苦短，用Python吧")