設(shè)計模式簡介:

設(shè)計模式描述了對象如何進(jìn)行通信才能不牽涉相互的數(shù)據(jù)模型和方法。

保持這種獨立性一直是一個好的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的目標(biāo)。 

Gang of Four的“Design Patterns: Elements of Resualbel Software”書將設(shè)計模式
歸納為三大類型，共23種。

創(chuàng)建型模式 :  通常和對象的創(chuàng)建有關(guān)，涉及到對象實例化的方式。（共5種模式)

行為型模式： 通常和對象間通信有關(guān)。(共11種模式)

結(jié)構(gòu)型模式： 描述的是如何組合類和對象以獲得更大的結(jié)構(gòu)。(共7種模式)
                          
            類模式描述的是如何使用繼承提供更有用的程序接口。

            而對象模式描述的是如何通過使用對象組合或?qū)ο蟀谄渌麑ο罄铮?            將對象組合成更大的一個結(jié)構(gòu)。

單例模式的適用范圍:

1、單例模式可以保證：在一個應(yīng)用程序中，一個類有且只有一個實例，
 并提供一個訪問它的全局訪問點。

2、在程序設(shè)計過程中，有很多情況需要確保一個類只有一個實例。
 例如：
          windows系統(tǒng)中只能有一個窗口管理器

          某個程序中只能有一個日志輸出系統(tǒng)

          一個GUI類庫中，有且只有一個ImageManager

          還有其他無數(shù)種情況

教科書中的標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn):

教科書實現(xiàn).png

教課書中的標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)的優(yōu)缺點:

1、優(yōu)點：該實現(xiàn)是一個"懶漢"單例模式，意味著只有在第一次調(diào)用GetInstance()，靜  態(tài)方法的時候才進(jìn)行內(nèi)存分配。如果整個程序不調(diào)用該靜態(tài)方法，則不會分配內(nèi)存。相對應(yīng)的是"餓漢"單例模式。

2、缺點：  1) "懶漢"模式雖然有優(yōu)點，但是每次調(diào)用GetInstance()靜態(tài)方法時，
              必須判斷NULL == m_instance，使程序相對開銷增大。

           2) 由于使用指針動態(tài)內(nèi)存分配，我們必須在程序結(jié)束時，
              手動的調(diào)用ReleaseInstance()靜態(tài)方法，進(jìn)行內(nèi)存的釋放。

           3) 教科書標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)最大的缺點是線程不安全。
              根據(jù)該模式的定義，整個應(yīng)用程序中，不管是單線程，還是多線程，
              都只能有且只有該類的一個實例。而在多線程中會導(dǎo)致多個實例的產(chǎn)生，                 
              從而導(dǎo)致運行代碼不正確以及內(nèi)存的泄露。

教課書中的標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)的線程不安全性演示:

線程不安全性演示代碼.png

VS2008線程不安全行演示效果.png

VS2015線程不安全演示效果.png

1、我們創(chuàng)建3個輔助線程，外加main主線程，一共有4個線程。

2、我們在每個輔助線程里面調(diào)用GetInstance()靜態(tài)方法，由于每個線程
  回調(diào)函數(shù)速度非?？欤瑢?dǎo)致每個線程在判斷NULL==m_instance時，
  都返回true,從而導(dǎo)致每個線程回調(diào)函數(shù)都會創(chuàng)建一個CSingleton1對
  象并返回指向該對象的指針。

3、我們根本沒辦法進(jìn)行CSingleton1的內(nèi)存釋放，因為在多線程中，
   我們根本不知道是創(chuàng)建了1個、2個或3個CSingleton1的實例

Meyers Singleton Pattern實現(xiàn)：

Meyers Singleton.png

Meyers Singleton Pattern的優(yōu)缺點 ：

1、優(yōu)點：
           1)  該實現(xiàn)是一個"懶漢"單例模式，意味著只有在第一次調(diào)用GetInstance()時才會
                實例化。

           2)  不需要每次調(diào)用GetInstance()靜態(tài)方法時，必須判斷NULL==m_instance,效
                 率相對高一些。

           3)  使用對象而不是指針分配內(nèi)存，因此自動回調(diào)用析構(gòu)函數(shù)，不會導(dǎo)致內(nèi)存泄露。

           4)  在多線程下的確能夠保證有且只有一個實例產(chǎn)生。
           

2、缺點：

          在某些編譯器中，在多線程情況下，并不是真正意義上的線程安全的實現(xiàn)

Meyers Singleton Pattern缺點演示：

我們修改一下前面線程函數(shù)

Instance2測試.png

VS2008Meyers單例線程不安全性演示.png

Meyers Singleton Pattern線程不安全性的原因:

    這是因為C++中構(gòu)造函數(shù)并不是線程安全的。

    C++中的構(gòu)造函數(shù)簡單來說分兩步：

    第一步：內(nèi)存分配

    第二步：初始化成員變量

    由于多線程的關(guān)系，可能當(dāng)我們在分配內(nèi)存好了以后，還沒來得急初始化成員變量，就
    進(jìn)行線程切換，另外一個線程拿到所有權(quán)后，由于內(nèi)存已經(jīng)分配了，但是變量初始化還
    沒進(jìn)行，因此打印成員變量的相關(guān)值會發(fā)生不一致現(xiàn)象。

    結(jié)論：Meyers方式雖然能確保在多線程中產(chǎn)生唯一的實例，但是不能確保成員變量的值是否正確.

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