单例-怎么用单例

单例的实现

在实现一个单例时，需要从如下角度来考虑单例的实现是否合理：
1.不应该提供创建多个实例的接口。主要是两部分内容，分别是要将构造函数设为private属性，防止在别处通过new创建实例；在创建实例时要考虑线程安全问题，避免在多线程环境中运行时，同一时间多个线程竞争，导致创建了多个实例。
2.考虑是否支持延迟加载。根据系统性能要求的不同，有的系统要求启动速度快，那就不能在启动时创建实例；有的系统要求获取实例时快，那就不能在调用单例时创建实例。
3.考虑Getinstance性能是否高（是否加锁），如果每次获取单例都要加锁解锁，那么对性能的影响是很大的。

饿汉式

懒汉式单例从生命周期来讲，是“与天地同寿的”，在调用main函数之前，单例的构造函数就已经被调用必完成了初始化。（在msvc C++中，真正的函数入口是msvcStartup而不是main函数，在调用main函数之前，
会执行全局对象的初始化，具体实现是这样的：在编译时，将全局构造函数的指针放在一个特殊的段（.ctors段）中，在调用msvcStartup时，遍历该段，将里面所有的构造函数执行一遍）。具体实现如下：

//Signleton.h
class Signleton
{
public:
    virtual ~Signleton();
    Signleton& Getinstance();

private:
    Signleton();//先藏起构造函数
};

//Signleton.cpp
Signleton instance;//这个是放在cpp文件里面的全局变量。

Signleton& Signleton::Getinstance() {
    return instance;//不需要加锁因为在系统构造前就建好了实例
}

饿汉式由于是在系统启动之前就存在了，显然是不支持延迟加载的。与此同时，由于先于系统启动，也不需要
但是，C++中，全局构造函数的调用顺序是未知的，也就是说，如果这个单例中构造时依赖了其他单例，那这个行为就是未定义的。其次，如果单例构造时需要用到系统的一些参数，那这些参数是无法获得的，因为系统都还没启动。。。
那么，饿汉式需不需要考虑构造时线程问题呢？不用的，肯定是在主线程执行的时候由主线程创建的，没别的线程来竞争。
那支持延时加载吗？不支持的，他比谁都先加载出来
那需要加锁吗？不需要的，因为不管多少个线程同时调用GetInstance，Getinstance返回的结果都是一样的，都是系统启动前加载的那个。

懒汉式

懒汉式恰恰和饿汉式相反，生存周期可以说是“应运而生”，就是说只有在第一次调用Getinstance时才会被实例化。具体实现如下：

//Signleton.h
class Signleton
{
public:
    virtual ~Signleton();
    Signleton& Getinstance();

private:
    Signleton();//先藏起构造函数
private:
    Signleton* mInstance;
};

//Signleton.cpp
Signleton* Signleton::mInstance = nullptr;

Signleton& Signleton::Getinstance() {
    if (nullptr == mInstance) {
        mInstance = new Signleton;
    }
    return *mInstance;
}

那么，还是使用你是三个问题来评判懒汉式的实现：
首先是是否支持多线程环境？答案是不支持的，在多线程环境下，如果两个线程th1和th2同时执行并且都执行到了 nullptr == mInstance这个判断的时候，th1和th2将同时、分别生成两个实例instance1和instance2。所以懒汉式不支持多线程环境
其次是判断懒汉式是否支持延迟加载？由于是在第一次调用的时候实例化的，满足延迟加载的条件。

双重检查式

为了满足在多线程环境下运行的需求，现在对懒汉式实现打点补丁。具体实现如下：

//Signleton.h
class Signleton
{
public:
    virtual ~Signleton();
    Signleton& Getinstance();

private:
    Signleton();//先藏起构造函数
private:
    Signleton* mInstance;
    mutex mMutex;
};

//Signleton.cpp
Signleton* Signleton::mInstance = nullptr;

Signleton& Signleton::Getinstance() {
    if (nullptr == mInstance) {//注意这里是判断了两次
        mMutex.lock();
        if (nullptr == mInstance) {
            mInstance = new Signleton;
        }
        mMutex.unlock();
    }
    return *mInstance;
}

打了补丁之后的懒汉式单例，既可以支持延时加载，又可以在多线程环境下运行。在调用
GetInstance的时候，先判断是否已经实例化，如果没有实例化，就加锁，并且实例化。实例化的时候，其他线程调用mMutex.lock()将会被阻塞住。实现在多线程环境下只实例化一个对象的目的。
可是，为什么是两次判断？Getinstance像下面实现不好吗？

Signleton& Signleton::Getinstance() {
        mMutex.lock();
        if (nullptr == mInstance) {
            mInstance = new Signleton;
        }
        mMutex.unlock();
    return *mInstance;
}

这样的话，每次调用Getinstance都会加锁解锁，开销很大，降低了系统效率。
如果要提升系统效率，像下面那样实现行不行？

Signleton& Signleton::Getinstance() {
    if (nullptr == mInstance) {
        mMutex.lock();
        mInstance = new Signleton;
        mMutex.unlock();
    }
    return *mInstance;
}

其实也不行，这样也会存在同时多个线程通过nullptr == mInstance判断的情况，这种写法根本不能支持多线程环境，具体点说就是线程th1,th2同时都通过了外层判断到了内层，此时th1拿到锁，th2阻塞，当th1实例化完成时，th2就会直接再新建一个实例并返回，就是说Signleton被实例化了两次。
所以，两次判断，也是有两个目的的，首先，要在没有实例化时，实例化对象，通多外层判断加快第二次调用Getinstance的性能。其次，内层判断，是要防止当前线程拿到锁的那一刻，别的线程没有实例化对象完成。

局部变量式

从效果上来看，双重加锁仿佛已经是无敌了，及支持延时加载，也可以支持多线程并发，同时加锁也仅仅是在第一次调用，效率较高。还有一种写法，原理上和双重加锁类似，但是更加简洁，具体实现如下：

Signleton& Signleton::Getinstance() {
        static Singleton value;  //静态局部变量
        return value;
    }

上面的式子，利用了局部静态变量在第一次被调用时就会初始化的特点，而且C++11标注明确规定了静态变量的实例化是线程安全的，所以说只有第一次加载且线程安全这两个条件，都利用C++自身的特性实现了，所以我说思想和双重检测类似，但是写法更简单。