设计一个线程安全的单例(Singleton)模式

在设计单例模式的时候。尽管非常easy设计出符合单例模式原则的类类型，可是考虑到垃圾回收机制以及线程安全性。须要我们思考的很多其它。有些设计尽管能够勉强满足项目要求，可是在进行多线程设计的时候。不考虑线程安全性。必定会给我们的程序设计带来隐患。此处。我们不介绍什么是单例模式，也不介绍怎样设计简单的设计模式，由于你全然能够在书上或者在博客中找到。

此处我们的目的就是设计一个使用的单例模式类。单例模式须要注意与思考的问题:

(1)怎样仅能实例化一个对象？

(2)怎么样设计垃圾回收机制？

(3)怎样确保线程安全性？

在思考了上述的几个问题后，首先设计一个线程安全的类。注意：由于CResGuard类会被多个线程訪问。所以这个类除了构造函数与析构函数意外。其它成员都是线程安全的。

class CResGuard {
public:
CResGuard()  { m_lGrdCnt = 0; InitializeCriticalSection(&m_cs); }
~CResGuard() { DeleteCriticalSection(&m_cs); }

// IsGuarded 用于调试
BOOL IsGuarded() const { return(m_lGrdCnt > 0); }

public:
class CGuard {
public:
CGuard(CResGuard& rg) : m_rg(rg) { m_rg.Guard(); };
~CGuard() { m_rg.Unguard(); }

private:
CResGuard& m_rg;
};

private:
void Guard()   { EnterCriticalSection(&m_cs); m_lGrdCnt++; }
void Unguard() { m_lGrdCnt--; LeaveCriticalSection(&m_cs); }

// Guard/Unguard两个方法仅仅能被内嵌类CGuard訪问.
friend class CResGuard::CGuard;

private:
CRITICAL_SECTION m_cs;
long m_lGrdCnt;
};

接下来我们须要设计一个符合上面三个条件的类。为了实现自己主动回收机制，我们使用了智能指针auto_ptr，尽管非常多人不喜欢它，原因是使用不当。会产生不少陷阱。所以你全然能够用其它智能指针替代它。

为了方便未来的使用，还使用了模版。假设你不喜欢。能够花两分钟的时间轻松的干掉它。

namespace Pattern
{
template <class T>
class Singleton
{
public:
static inline T* instance();

private:
Singleton(void){}
~Singleton(void){}
Singleton(const Singleton&){}
Singleton & operator= (const Singleton &){}

static auto_ptr<T> _instance;
static CResGuard _rs;
};

template <class T>
auto_ptr<T> Singleton<T>::_instance;

template <class T>
CResGuard Singleton<T>::_rs;

template <class T>
inline T* Singleton<T>::instance()
{
if (0 == _instance.get())
{
CResGuard::CGuard gd(_rs);
if (0 == _instance.get())
{
_instance.reset(new T);
}
}
return _instance.get();
}
//实现单例模式的类的地方。必须将宏定义放在声明文件里，
#define DECLARE_SINGLETON_CLASS( type ) \
friend class auto_ptr< type >; \
friend class Singleton< type >;
}

单例我们尽管看似简单，可是有太多问题非常值得我们思考与深究。由于一定程度上，它深入到了C++语言机制，更能够加深你对此语言设计的理解程度。