C++设计模式

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单例模式

保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。
主要解决:一个全局使用的类频繁地创建与销毁。
何时使用:想控制实例数目,节省系统资源的时候。
如何解决:判断系统是否已存在单例,如果有则返回,没有则创建。
关键代码:构造函数是私有的。

单例的实现主要有两种:懒汉式和饿汉式
懒汉:故名思义,不到万不得已就不会去实例化类,也就是说在第一次用到类实例的时候才会去实例化,所以上边的经典方法被归为懒汉实现;
饿汉:饿了肯定要饥不择食。所以在单例类定义的时候就进行实例化。
特点与选择:
由于要进行线程同步,所以在访问量比较大,或者可能访问的线程比较多时,采用饿汉实现,可以实现更好的性能。这是以空间换时间。
在访问量较小时,采用懒汉实现。这是以时间换空间。

饿汉式:线程安全,注意delete
class Singleton
{
public:
    static Singleton* getInstance();
private:
     Singleton(){}
     Singleton(const Singleton&) = delete;  //明确拒绝
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; //明确拒绝

    static Singleton* m_pSingleton;
 };

 Singleton* Singleton::m_pSingleton = new Singleton();

 Singleton* Singleton::getInstance()
{
    return m_pSingleton;
}

懒汉式:加lock,线程安全
std::mutex mt;
class Singleton
{
public:
    static Singleton* getInstance();
private:
    Singleton(){}
    Singleton(const Singleton&) = delete;  //明确拒绝
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; //明确拒绝

    static Singleton* m_pSingleton;

};
Singleton* Singleton::m_pSingleton = NULL;

Singleton* Singleton::getInstance()
{
    if(m_pSingleton == NULL)
    {
        mt.lock();
        m_pSingleton = new Singleton();
        mt.unlock();
    }
    return m_pSingleton;
}
 //END

工厂模式

工厂模式:简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式
1)、简单工厂模式:主要特点是需要在工厂类中做判断,从而创造相应的产品,当增加新产品时,需要修改工厂类。
2)、工厂方法模式:是指定义一个创建对象的接口,让子类决定实例化哪一个类,Factory Method使一个类的实例化延迟到其子类。
主要解决:主要解决接口选择的问题。
何时使用:我们明确地计划不同条件下创建不同实例时。
如何解决:让其子类实现工厂接口,返回的也是一个抽象的产品。
关键代码:创建过程在其子类执行。
缺点:每增加一种产品,就需要增加一个对象工厂。相比简单工厂模式,工厂方法模式需要定义更多的类。
3)、抽象工厂模式:提供一个创建一系列相关或相互依赖的对象接口,而无需指定它们的具体类。
主要解决:主要解决接口选择的问题。
何时使用:系统的产品有多于一个的产品族,而系统只消费其中某一族的产品。
如何解决:在一个产品族里面,定义多个产品。
关键代码:在一个工厂里聚合多个同类产品。
缺点:产品族扩展非常困难,要增加一个系列的某一产品,既要在抽象的 Creator 里加代码,又要在具体的里面加代码。

适配器模式

适配器模式:将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口,使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的哪些类可以一起工作。
主要解决:主要解决在软件系统中,常常要将一些"现存的对象"放到新的环境中,而新环境要求的接口是现对象不能满足的。
何时使用: 1、系统需要使用现有的类,而此类的接口不符合系统的需要。 2、想要建立一个可以重复使用的类,用于与一些彼此之间没有太大关联的一些类,包括一些可能在将来引进的类一起工作,这些源类不一定有一致的接口。 3、通过接口转换,将一个类插入另一个类系中。(比如老虎和飞禽,现在多了一个飞虎,在不增加实体的需求下,增加一个适配器,在里面包容一个虎对象,实现飞的接口。)
如何解决:继承或依赖(推荐)。
关键代码:适配器继承或依赖已有的对象,实现想要的目标接口。
缺点:1、过多地使用适配器,会让系统非常零乱,不易整体进行把握。比如,明明看到调用的是 A 接口,其实内部被适配成了 B 接口的实现,一个系统如果太多出现这种情况,无异于一场灾难。因此如果不是很有必要,可以不使用适配器,而是直接对系统进行重构。

代理模式

代理模式:为其它对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。
主要解决:在直接访问对象时带来的问题,比如:要访问的对象在远程服务器上。在面向对象系统中,有些对象由于某些原因,直接访问会给使用者或系统带来很多麻烦,可以在访问此对象时加上一个对此对象的访问层。
如何解决:增加中间代理层。
关键代码:实现与被代理类组合。

策略模式

策略模式:是指定义一系列的算法,把它们一个个封装起来,并且使它们可以互相替换。使得算法可以独立于使用它的客户而变化,也就是说这些算法所完成的功能是一样的,对外接口是一样的,只是各自现实上存在差异。
主要解决:在有多种算法相似的情况下,使用 if...else 所带来的复杂和难以维护。
何时使用:一个系统有许多许多类,而区分它们的只是他们直接的行为。
如何解决:将这些算法封装成一个一个的类,任意地替换。
关键代码:实现同一个接口。
缺点: 1、策略类会增多。 2、所有策略类都需要对外暴露。

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