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news 2025/7/27 11:02:24

wordpress 中文 chm,重庆seo整站优化系统,wordpress 图片被缩小,虚拟服务器搭建文章目录 1. 单例模式与设计模式1.1 单例模式1.2 设计模式1.3 饿汉实现模式与懒汉实现模式1.4 饿汉模式① 饿汉模式的特点② 饿汉式单例模式的实现③ 饿汉式单例模式的优缺点④ 适用场景 1.5 懒汉模式① 懒汉式单例模式的特点② 懒汉式单例模式的实现③ 懒汉式单例模式的优…

文章目录

1. 单例模式与设计模式
- 1.1 单例模式
- 1.2 设计模式
- 1.3 饿汉实现模式与懒汉实现模式
- 1.4 饿汉模式
- - ① 饿汉模式的特点
  - ② 饿汉式单例模式的实现
  - ③ 饿汉式单例模式的优缺点
  - ④ 适用场景
- 1.5 懒汉模式
- - ① 懒汉式单例模式的特点
  - ② 懒汉式单例模式的实现
  - ③ 懒汉式单例模式的优缺点
  - ④ 适用场景
2. 智能指针与线程安全
- 2.1 STL的容器是否是线程安全？
- 2.2 智能指针是否是线程安全？

1. 单例模式与设计模式

1.1 单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是一种创建型设计模式，确保一个类在整个应用程序中只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问这个实例。这个模式适用于那些只需要一个实例来控制整个系统的场景，如配置管理、日志记录等。

关键特性：

唯一性：确保类只有一个实例，避免多实例带来的资源浪费和状态不一致。
全局访问：提供一个全局访问点，使得应用程序中的所有代码能够方便地访问这个唯一实例。
延迟实例化：实现延迟实例化，即仅在第一次访问时创建实例，从而节省资源并提高启动效率。

典型实现（线程安全的单例模式）：

class Singleton {
public:static Singleton& getInstance() {static Singleton instance; // 局部静态变量保证实例唯一性return instance;}// 删除拷贝构造函数和赋值运算符以防止复制Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;private:Singleton() {} // 私有构造函数以防止外部创建实例
};

1.2 设计模式

设计模式（Design Pattern）是面向对象设计中的一种标准化、经过验证的解决方案，用于解决常见的设计问题。

设计模式的类型：

创建型模式：关注对象的创建过程。常见的有：
- 单例模式（Singleton）
- 工厂模式（Factory Method）
- 抽象工厂模式（Abstract Factory）
- 原型模式（Prototype）
- 建造者模式（Builder）
结构型模式：关注类和对象如何组合成更大的结构。常见的有：
- 适配器模式（Adapter）
- 装饰器模式（Decorator）
- 代理模式（Proxy）
- 桥接模式（Bridge）
- 组合模式（Composite）
- 外观模式（Facade）
- 享元模式（Flyweight）
行为型模式：关注对象之间的交互和责任分配。常见的有：
- 观察者模式（Observer）
- 策略模式（Strategy）
- 状态模式（State）
- 责任链模式（Chain of Responsibility）
- 迭代器模式（Iterator）
- 访问者模式（Visitor）
- 模板方法模式（Template Method）
- 命令模式（Command）
- 解释器模式（Interpreter）
- 中介者模式（Mediator）
- 备忘录模式（Memento）

设计模式的目的：

提高代码复用：通过采用通用的解决方案，减少代码重复，提高复用性。
提高代码可维护性：设计模式提供了清晰的结构，使得代码更易于理解和维护，提升了整体可维护性。
解决常见问题：设计模式为常见的设计问题提供了经过验证的解决方案，帮助开发人员更高效地解决问题。

1.3 饿汉实现模式与懒汉实现模式

单例模式分为饿汉实现与懒汉实现两种，简单举个例子：

饿汉方式：吃完饭，立刻洗碗；下一顿吃的时候可以立刻拿着碗就能吃饭.（确保资源随时可以使用）
懒汉方式：吃完饭, 先把碗放下, 然后下一顿饭用到这个碗了再洗碗（节省了不必要的操作，优化速度）

接下来我们对这两种单例实现模式进行解释：

1.4 饿汉模式

饿汉模式 在类被加载时就立即创建实例，而不是在第一次需要实例时才创建。这种方式的特点是实例创建时机早，通常用于资源不多且创建实例开销较小的情况。

① 饿汉模式的特点

立即实例化：类加载时就创建单例实例，不管是否有其他地方需要这个实例。
线程安全：由于实例在类加载时就创建好了，线程安全问题得到了天然的解决。
浪费资源：如果单例对象的创建开销较大，而实际运行时不一定会使用这个实例，则会浪费资源。

② 饿汉式单例模式的实现

下面是饿汉实现的单例模式的示例（ C++ ）：

class Singleton {
public:// 提供全局访问点static Singleton& getInstance() {return instance; // 直接返回已经创建好的实例}// 删除拷贝构造函数和赋值运算符以防止复制Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;private:// 构造函数是私有的，以防止外部创建实例Singleton() {}// 静态成员变量，类加载时就创建实例static Singleton instance;
};// 在类外定义静态成员变量
Singleton Singleton::instance;

③ 饿汉式单例模式的优缺点

优点：

线程安全：由于实例在程序启动时即被创建，因此不需要额外的同步机制来确保线程安全。
简单易用：实现过程简单，易于理解和使用。

缺点：

资源浪费：即使在程序运行过程中不需要这个单例实例，也会在启动时创建，可能导致资源浪费。
不适合大开销对象：对于实例化开销较大的对象，预创建可能导致不必要的资源消耗。

④ 适用场景

实例化对象开销较小且必定会被使用。
对线程安全要求较高，且不介意在应用启动时立即创建实例。

1.5 懒汉模式

懒汉模式（Lazy Initialization） 是一种单例模式的实现方式，它在第一次需要实例时才创建对象。这种方式的特点是推迟实例化，从而避免不必要的资源消耗。

① 懒汉式单例模式的特点

延迟实例化：对象仅在第一次被请求时才进行创建，从而提高了程序的效率。
资源节省：在不需要实例的情况下，避免了资源的浪费，优化了资源使用。
线程安全问题：在多线程环境下，可能需要额外的同步机制来确保线程安全，确保实例的唯一性。

② 懒汉式单例模式的实现

下面是懒汉模式的实现（ C++ ）：

#include <mutex>class Singleton {
public:// 提供全局访问点static Singleton* getInstance() {if (!instance) { // 如果实例尚未创建std::lock_guard<std::mutex> guard(mutex); // 加锁if (!instance) { // 再次检查以避免多线程下的重复创建instance = new Singleton(); // 创建实例}}return instance;}// 删除拷贝构造函数和赋值运算符以防止复制Singleton(const Singleton&) = delete;Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;private:// 构造函数是私有的，以防止外部创建实例Singleton() {}// 静态成员变量，保存单例实例static Singleton* instance;// 互斥锁，保护实例化过程static std::mutex mutex;
};// 在类外定义静态成员变量
Singleton* Singleton::instance = nullptr;
std::mutex Singleton::mutex;