【创建型】单例模式

一、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。

二、结构

三、创建方式

class Singleton {
private:
    Singleton(); // 使其私有化，只能自己使用，别人不能使用，故放在private
    Singleton(const Singleton& other);
public:
    static Singleton* getInstance();
    static Singleton* m_instance;
};

1、线程非安全版本

Singleton *Singleton::m_instance = nullptr; // 声明为指针，这个是堆对象
Singleton* Singleton::getInstance(){
    if(m_instance == nullptr) {
        m_instance = new Singleton();
    }
    return m_instance;
}

存在问题：如果有A、B两个线程，线程A首次进来判断if（第二行），但此时时间片用完了，轮到B执行if（第二行），这时候A、B线程会创建对象，会出现创建2个对象的情况。
适用场景：单线程

2、线程安全版本，但所的代价过高

Singleton *Singleton::m_instance = nullptr; // 声明为指针，这个是堆对象
Singleton* Singleton::getInstance(){
    Lock lock;
    if(m_instance == nullptr) {
        m_instance = new Singleton();
    }
    return m_instance;
}

存在问题：n个线程的读操作是不需要加锁，对于读操作，加锁是浪费的。在高并发情景不合适。

3、双检查锁版本，但由于内存读写reorder不安全

Singleton *Singleton::m_instance = nullptr; // 声明为指针，这个是堆对象
Singleton* Singleton::getInstance(){
    if(m_instance == nullptr) { // 锁前检查一次
        Lock lock;
        if(m_instance == nullptr) {// 锁后检查一次
            m_instance = new Singleton(); // 出现reorder
        }
    }
    return m_instance;
}

用于解决A、B两个线程同时进入到第三行，再检查一次，如果为空才创建

一段代码有指令序列，我们以为它会在假想的顺序执行：（第5行）

1、先分配一个内存；

2、调用Singleton的构造器，对刚才分配的内存做初始化；

3、将创建出来指针，即对象真正的内存地址，赋值给m_instance。

存在问题：线程是在指令层次抢时间片，但真正在cpu指令级别的情况，三个步骤不一定按顺序(reorder)，有时候实际情况和我们假想的顺序不一样。（如：1，3，2）
- 如果出现reorder，这时候A线程创建了对象（实际是原生的一块内存，没有执行构造器）。随后B线程进来直接返回该对象，但其实这个对象是不可用的。
- 在所有编译器中，如果不加volatile会出问题，并且出问题的概率很高。
- 通常是由编译器来优化reoder的问题。

Go版本

package main

import (
	"log"
	"sync"
	"time"
)

type Singleton struct {
	Name string
}

var (
	instance *Singleton
	lock     sync.Mutex
)

func GetInstance() *Singleton {
	if instance == nil {
		lock.Lock()
		defer lock.Unlock()
		if instance == nil {
			instance = &Singleton{Name: "zhangsan"}
		}
	}
	return instance
}

func main() {
	for i := 0; i < 5; i++ {
		go func() {
			resp := GetInstance()
			log.Printf("the value is : %s", resp.Name)
		}()
	}
	time.Sleep(time.Second)
}

4、双检查锁的正确实现（volatile）

C++11版本之后的跨平台实现（volatile），屏蔽编译器的reorder

四、使用场景

由于性能问题，只能创建一个实例的场景，如数据连接的对象，只需要创建一次，后续对数据库的操作可以复用这个对象。

一、定义

二、结构

三、创建方式

1、线程非安全版本

2、线程安全版本，但所的代价过高

3、双检查锁版本，但由于内存读写reorder不安全

4、双检查锁的正确实现（volatile）

四、使用场景

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