单例模式

单例模式的精髓是一个类只产生一个实例对象，当对象被构造以后，阻止构造、拷贝构造、赋值和析构操作。

单例模式可以考虑以下问题，如线程安全性和如何优化等。本文讨论学习单例模式过程中通过博客和书籍学习到的解决方案。

单线程(饿汉式)

保证类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

构造函数、拷贝构造和赋值构造私有化，避免外界使用new来创造实例 (思考=delete和设为private的区别在哪里？)
通过判断一个局部static变量来确定是否创造实例，static变量需要初始化
通过接口GetInstance()来取得实例

由于这种设计方案使用了静态成员，类产生时就创建好了实例对象，也被称作饿汉模式，是一种

空间换时间的做法。同时饿汉式也是线程安全的。

class Singleton {
private:
    Singleton();
    Singleton(const Singleton&);
    Singleton& operator=(const Singleton&);

public:
    static Singleton& getInstance()
    {
        static Singleton obj_;
        return obj;
    }

    ~Singleton();
};

C++11中局部静态对象保证了线程线程安全性。使用方法：Singleton &instance_ = Singleton::getInstance();

多线程(懒汉模式)

通过对临界区加锁，避免多个线程同时访问Singleton
避免锁的开销，只有未被实例化时才加锁(双重检查锁)

class Singleton {
private:
    static Singleton* p_instance; //单例的对象
    static std::mutex m_mutex;
    ...

public:
    static Singleton& getInstance()
    {
        if(p_instance == nullptr) 
        {
            std::unique_lock<std::mutex> ulk(mutex_)
            if(p_instance == nullptr)
            {
                pInstance_ = new Singleton();
            }
        }
        return *pInstance;
    }

    static void deleteInstance() 
    {
        delete p_instantce;
        p_instance = nullptr;
    }
};

Singleton *Singleton::pInstance_ = nullptr;
std::mutex Singleton::mutex_;

但是双重检查锁存在cpu对指令重排，乱序造成的风险。学习C++的内存模型的过程参考博客https://www.cnblogs.com/haippy/p/3412858.html，得知new的过程中，cpu顺序执行是先调用malloc分配内存空间，再调用构造函数实例化对象，然后将p_instance指向刚分配的内存地址。在这个过程中，如果指令重排，在初始化之前让p_instance指向刚分配的内存，这样另外一个线程会造成错误的判断。

muduo做法

陈硕在书中谈到这个问题，并使用pthread_once来实现，Linux的threads库保证它指定的函数只执行一次。

template<typename T>
class Singleton /*: boost::noncopyable 如果使用boost库就避免写拷贝和赋值构造函数*/
{
public:
    static T& getInstance()
    {
        pthread_once(&ponce, &Singleton::init);
        return *pInstance_;
    }

    static void destory()
    {
        delete pInstance_;
        pInstance_ = NULL;
    }

private:
    Singleton();
    ~Singleton();
    Singleton(const Singleton&);
    Singleton<T>& operator=(const Singleton&);

    static void init()
    {
        pInstance_ = new T();
    }

private:
    static pthread_once_t ponce_;
    static T* pInstance_;
};


//静态变量与对象无关，初始化
template<typename T>
pthread_once_t Singleton<T>::ponce = PTHREAD_ONCE_INIT;

template<typenmame T>
T* Singleton<T>::pInstance = NULL;

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