设计模式之四：Singleton(转)

一、功能

　　保证一个类仅有一个实例。 

　　二、结构图

　　三、优缺点

　　Singleton模式是做为"全局变量"的替代品出现的。所以它具有全局变量的特点：全局可见、贯穿应用程序的整个生命期，它也具有全局变量不具备的性质：同类型的对象实例只可能有一个。

　　四、实现

　　教科书上的Singleton定义如下：

class Singleton
{
public:
    static Singleton* Instance() ;
protected:
    Singleton() {}
private:
    static Singleton *_instance ;
    Singleton(const Singleton&) ;
    Singleton& operator=(const Singleton&) ;
} ;

Singleton* Singleton::_instance = NULL ;

Singleton* Singleton::Instance()
{
    (_instance == NULL) ? _instance = new Singleton() : 0 ; //lazy initialization
    return _instance ;
};

 (1)因为返回的是指针，为防止用户调用delete函数，可把static Singleton *_instance；改为在Instance()中定义static Singleton _instance。这样显然更安全，同时也具有lazy initialization的特性(即第一次访问时才创建)。 

(2)假设需要从Singleton派生子类，而子类也需要有同样的性质，既只能创建一个实例。我觉得，这很难办。根本原因在于Instance()函数不是虚函数，不具有多态的性质。一种常用方法是把Instance()函数移到子类中，这时就只能用static Singleton *_instance，而不能用static Singleton _instance了，除非把_instance也要移到子类，无论怎么做都不优雅。另一种方法是用模板。具体用什么方法，只能根据实际情况权衡。

五、示例代码

　　(1)没子类的情况:

class Singleton
{
public:
    static Singleton* Instance() 
    { 
        static Singleton _instance ; 
        return &_instance ; 
    }
protected:
    Singleton() {}
private:
    Singleton(const Singleton&) ;
    Singleton& operator=(const Singleton&) ;
} ;    

客户端代码：
Singleton *p = Singleton::Instance() ;  

　　(2)有子类的情况:

方法一：
class Singleton
{
protected:
    Singleton() {}
    static Singleton *_instance ;
private:
    Singleton(const Singleton&) ;
    Singleton& operator=(const Singleton&) ;
} ;
Singleton* Singleton::_instance = NULL ;

class ConcreteSingleton : public Singleton
{
public:
    static Singleton* Instance() ;
protected:
    ConcreteSingleton() {}
} ;

Singleton* ConcreteSingleton::Instance()
{
    (_instance == NULL) ? _instance = new ConcreteSingleton() : 0 ; 
    return _instance ;
}

客户端代码：
    Singleton *p = ConcreteSingleton::Instance() ;

方法二：
class Singleton
{
protected:
    Singleton() {}
private:
    Singleton(const Singleton&) ;
    Singleton& operator=(const Singleton&) ;
} ;

class ConcreteSingleton : public Singleton
{
public:
    static Singleton* Instance() 
    { 
        static ConcreteSingleton _instance ; 
        return &_instance ; 
    }
protected:
    ConcreteSingleton() {}
} ;

客户端代码：
    Singleton *p = ConcreteSingleton::Instance() ;

方法三：
template < class T >
class Singleton
{
public:
    static T* Instance() { static T _instance ; return &_instance ; }
protected:
    Singleton() {}
private:
    Singleton(const Singleton &) ;
    Singleton& operator=(const Singleton&) ;
} ;

class ConcreteSingleton : public Singleton< ConcreteSingleton > {} ;

客户端代码
    ConcreteSingleton *p = ConcreteSingleton::Instance() ;