单例模式

1.在阅读Android源代码的时候会发现，对于一个简单的问题，这些代码也设计的非常复杂，有各种类和各种嵌套，这些代码看起来一点都不直观，为的是让代码更加容易扩展，引入和很多设计模式。当理解了这些设计模式后再去看Android源代码就不会感觉那么复杂了。

2.单例模式：在一个进程(包括一个进程的多个线程中)，一个类只有一个实例化对象。

3.为了防止使用的人不使用getInstance()获取单例对象，而是直接new或直接定义对象或直接使用g_singleton指针，可以把Singleton对象的构造函数设置为private的，把g_singleton设置成private的。

4.限制：Singleton不可被继承，因为其构造函数是private的。

5.单例模式实现方式
(1)懒汉模式：用到时迫不得已才生成

/*------C++实现--------*/
#include <iostream>

using namespace std;

class Singleton {
private:
    Singleton() { cout << "Singleton()" << endl; } /*构造函数是私有的*/
    static Singleton *g_singleton;
    static pthread_mutex_t mutex;
public:
    static Singleton* getInstance();
};

pthread_mutex_t Singleton::mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
Singleton *Singleton::g_singleton = NULL;

Singleton* Singleton::getInstance() {
    if (g_singleton == NULL) {    //double check,提高效率
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        if (g_singleton == NULL) {
            g_singleton = new Singleton(); //有没有()都是可以的。
        }
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return g_singleton;
}

int main() {

    Singleton *s1 = Singleton::getInstance();
    cout << s1 << endl;
    Singleton *s2 = Singleton::getInstance();
    cout << s1 << endl;
    Singleton *s3 = Singleton::getInstance();
    cout << s1 << endl;

    return 0;
}

/*------Java实现--------*/
public class Singleton {  
    private volatile static Singleton singleton;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
        if (singleton == null) {  
            synchronized (Singleton.class) {  
                if (singleton == null) {  
                    singleton = new Singleton();  
                }  
            }  
        }  
        return singleton;
    }  
}

(2)饿汉模式：很饿很急，一开始就实例化好
C++: SingleTon *SingleTon::gInstance = new SingleTon; 定义的时候就生成。
SingleTon::getInstance()中直接返回这个对象即可，此时就不需要锁了！

/*------C++实现--------*/
#include <iostream>

using namespace std;

class Singleton {
private:
    Singleton() { cout << "Singleton()" << endl; }
    static Singleton *g_singleton;
public:
    static Singleton* getInstance();
};

Singleton *Singleton::g_singleton = new Singleton();
Singleton* Singleton::getInstance() {
    return g_singleton;
}

int main() {

    Singleton *s1 = Singleton::getInstance();
    cout << s1 << endl;
    Singleton *s2 = Singleton::getInstance();
    cout << s1 << endl;
    Singleton *s3 = Singleton::getInstance();
    cout << s1 << endl;

    AA a1;

    return 0;
}

/*------Java实现--------*/
public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton (){}
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

6.Java中的单例模式的实现

class Singleton {
    private static Singleton g_single;
    private Singleton() {
        System.out.println("Singleton()");
    }

    public static Singleton instance() {
        if (g_single == null) {
            /*
             * 1. 这里不能使用this，因为类的静
             *    态成员不能访问非静态成员。
             * 2. 使用synchronized来上锁，java中
             *    可没有C++中的mutex.
             */
            synchronized(Singleton.class) { 
                if (g_single == null) {
                    g_single = new Singleton();
                }
            }
        }
        return g_single;
    }
}


public class SingletonTest {
    public static void main(String args[]) {
        Singleton s1 = Singleton.instance();
        Singleton s2 = Singleton.instance();
        Singleton s3 = Singleton.instance();

        System.out.println("s1.hashCode() = " + s1.hashCode());
        System.out.println("s2.hashCode() = " + s2.hashCode());
        System.out.println("s3.hashCode() = " + s3.hashCode());
    }
}

7. Android中单例模式的使用

Android中已经有封装好的，在system/core/include/utils/singleton.h中，可以按如下方法使用：

//示例代码来自：
frameworks/native/services/sensorservice/sensorDevice.h
frameworks/native/services/sensorservice/sensorService.cpp

//头文件
#include <utils/Singleton.h>
//定义类
class SensorDevice : public Singleton<SensorDevice> {
    ...
}
//使用
SensorDevice& dev(SensorDevice::getInstance());

8. C++单例模式+类模板

#include <iostream>
#include <pthread.h>

using namespace std;

template <typename T>
class Singleton {
private:
    static T *g_single_t;
    static pthread_mutex_t lock;
    //它是一个类模板，根本不是类，不能直接实例化对象，所以不需要构造函数，
    //就算是定义了也始终不会调用。
    /*构造函数实现成private的，让你无法直接实例化对象*/
    // Singleton() {
    //     cout << "Singleton()" << endl;
    // }

public:
    //类模板不需要构造/析构函数，定义了也不会调用，调用的是特例化的。
    // ~Singleton() {
    //     cout << "~Singleton()" << endl;
    // }
    
    static T * instance() {
        if (!g_single_t) {
            //优化了一下，减少上锁的次数
            pthread_mutex_lock(&lock);
            if (!g_single_t) {
                g_single_t = new T();
            }
            pthread_mutex_unlock(&lock);
        }
        return g_single_t;    
    }
};

/*这是定义，当然要加上变量的类型*/
template <typename T>
T * Singleton<T>::g_single_t = NULL;
template <typename T>
pthread_mutex_t Singleton<T>::lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;


class Master {
//这里的构造函数不能定义成私有的了
public:
    Master() {
        cout << "Master()" << endl;
    }

    ~Master() {
        cout << "~Master()" << endl;
    }
};



class Person {
//这里的构造函数不能定义成私有的了
public:
    Person() {
        cout << "Person()" << endl;
    }

    ~Person() {
        cout << "~Person()" << endl;
    }
};



int main(void)
{
    Master *m1 = Singleton<Master>::instance();
    Master *m2 = Singleton<Master>::instance();
    Master *m3 = Singleton<Master>::instance();
    cout << m1 << endl;
    cout << m2 << endl;
    cout << m3 << endl;

    Person *p1 = Singleton<Person>::instance();
    Person *p2 = Singleton<Person>::instance();
    Person *p3 = Singleton<Person>::instance();
    cout << p1 << endl;
    cout << p2 << endl;
    cout << p3 << endl;
    
    //即便特例化成普通类型的变量，Singleton的构造函数还是不会调用
    cout << "test int" << endl;
    int *i1 = Singleton<int>::instance();
    int *i2 = Singleton<int>::instance();
    int *i3 = Singleton<int>::instance();
    cout << i1 << endl;
    cout << i2 << endl;
    cout << i3 << endl;
    
    return 0;
}

/*
# ./pp
Master()
0x132f010
0x132f010
0x132f010
Person()
0x132f030
0x132f030
0x132f030
test int
0x132f050
0x132f050
0x132f050
*/

参考：http://www.runoob.com/design-pattern/singleton-pattern.html