单例模式（Singleton Pattern）是最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。那么在多线程的情况下，怎么确保单例模式的安全性呢？以下有几个简单的介绍：

 

使用饿汉模式实现单例是十分简单的，并且有效避免了线程安全问题，因为将该单例对象定义为static变量，程序启动即将其构造完成了。代码实现：

class Singleton {
public:
  static Singleton* GetInstance() {
    return singleton_;
  }

  static void DestreyInstance() {
    if (singleton_ != NULL) {
      delete singleton_;
    }
  }

private:
  // 防止外部构造。
  Singleton() = default;

  // 防止拷贝和赋值。
  Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
  Singleton(const Singleton& singleton2) = delete;

private:
  static Singleton* singleton_;
};

Singleton* Singleton::singleton_ = new Singleton;

int main() {
  Singleton* s1 = Singleton::GetInstance();
  std::cout << s1 << std::endl;

  Singleton* s2 = Singleton::GetInstance();
  std::cout << s2 << std::endl;

  Singleton.DestreyInstance();

  return 0;
}

懒汉模式

饿汉方式不论是否需要使用该对象都将其定义出来，可能浪费了内存，或者减慢了程序的启动速度。所以使用懒汉模式进行优化，懒汉模式即延迟构造对象，在第一次使用该对象的时候才进行new该对象。

而懒汉模式会存在线程安全问题，最出名的解决方案就是Double-Checked Locking Pattern (DCLP)。使用两次判断来解决线程安全问题并且提高效率。代码实现：

#include <iostream>
#include <mutex>

class Singleton {
public:
  static Singleton* GetInstance() {
    if (instance_ == nullptr) {
      std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);
      if (instance_ == nullptr) {
        instance_ = new Singleton();
      }
    }

    return instance_;
  }

  ~Singleton() = default;

  // 释放资源。
  void Destroy() {
    if (instance_ != nullptr) {
      delete instance_;
      instance_ = nullptr;
    }
  }

  void PrintAddress() const {
    std::cout << this << std::endl;
  }

private:
  Singleton() = default;

  Singleton(const Singleton&) = delete;
  Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;

private:
  static Singleton* instance_;
  static std::mutex mutex_;
};

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

int main() {
  Singleton* s1 = Singleton::GetInstance();
  s1->PrintAddress();

  Singleton* s2 = Singleton::GetInstance();
  s2->PrintAddress();

  return 0;
}

使用C++局部静态变量也可解决上述问题。

#include <iostream>

class Singleton {
public:
  static Singleton& GetInstance() {
    static Singleton intance;
    return intance;
  }

  ~Singleton() = default;

private:
  Singleton() = default;

  Singleton(const Singleton&) = delete;
  Singleton& operator=(const Singleton&) = delete;
};

int main() {
  Singleton& s1 = Singleton::GetInstance();
  std::cout << &s1 << std::endl;

  Singleton& s2 = Singleton::GetInstance();
  std::cout << &s2 << std::endl;

  return 0;
}

局部静态变量可以延迟对象的构造，等到第一次调用时才进行构造。

C++11中静态变量的初始化时线程安全的。