5 对象性能
面向对象很好的解决了“抽象”问题，但是不可避免的要付出一定代码。对于通常情况来讲，面向对象的成本大都可以忽略，但某些情况，面向对象所带来的成本必须谨慎处理；
- Singleton(单件模式)
- Flyweight(享元模式 )
5.1 Singleton(单件模式)
5.1.1 动机(Motivation)
- 在软件系统中，经常有这样一些特殊的类，必须保证它们在系统中只存在一个实例，才能确保它们的逻辑正确性、以及良好的效率。
- 如何绕过常规的构造器，提供一种机制来保证一个类只有一个实例？
- 这应该是类设计者的责任，而不是使用者的责任。
5.1.2 模式定义
保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点。 ——《设计模式》GoF
5.1.3 要点总结
- Singleton模式中的实例构造器可以设置为protected以允许子类派生。
- Singleton模式一般不要支持拷贝构造函数和Clone接口，因为这有可能导致多个对象实例，与Singleton模式的初中违背。
- 如何实现多线程环境下安全的Singleton？注意对双检查锁的正确实现。
5.1.4 代码分析
class Singleton{
private:
Singleton();
Singleton(const Singleton& other);// 拷贝构造函数私有
public:
static Singleton* getInstance();
static Singleton* m_instance;
};
Singleton* Singleton::m_instance=nullptr;
//线程非安全版本
// 多线程可能会被创建多个版本
Singleton* Singleton::getInstance() {
if (m_instance == nullptr) {
m_instance = new Singleton();
}
return m_instance;
}
/***********************/
//线程安全版本，但锁的代价过高
// 线程A创建完毕后，线程B要一直等待线程A结束，当A结束时 才可创建
Singleton* Singleton::getInstance() {
Lock lock;
if (m_instance == nullptr) {
m_instance = new Singleton();
}
return m_instance;
}
/***********************/
//双检查锁，但由于内存读写reorder不安全
Singleton* Singleton::getInstance() {
if(m_instance==nullptr){
Lock lock;
if (m_instance == nullptr) {
m_instance = new Singleton();
}
}
return m_instance;
}
/***********************/
//C++ 11版本之后的跨平台实现 (volatile)
std::atomic<Singleton*> Singleton::m_instance;
std::mutex Singleton::m_mutex;
Singleton* Singleton::getInstance() {
Singleton* tmp = m_instance.load(std::memory_order_relaxed);
std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);//获取内存fence
if (tmp == nullptr) {
std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
tmp = m_instance.load(std::memory_order_relaxed);
if (tmp == nullptr) {
tmp = new Singleton;
std::atomic_thread_fence(std::memory_order_release);//释放内存fence
m_instance.store(tmp, std::memory_order_relaxed);
}
}
return tmp;
}
