阿Sam的设计模式学习笔记----Singleton模式

本文介绍了单例模式的基本概念，包括其功能、基本思想及适用场景。详细解释了单例模式的实现方式，如如何保证一个类只有一个实例并提供全局访问点，以及如何通过子类化扩展单例模式。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1，功能：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。

2，基本思想：让类自身负责保存它的唯一实例。这个类保证没有其他实例可以被创建，并且它可以提供一个访问该实例的方法。

3，适用情况：

当类只能有一个实例，而且客户可以从一个众所周知的访问点访问它；

当这个唯一实例应该是通过子类化可扩展的，并且客户应该无需更改代码就能使用一个扩展的实例。

4，案例举例

线程池，数据库连接池，系统参数配置，Calendar，以及偶即将总结的抽象工厂”Abstract Factory”，等等。

5，结构

6， 优点

A． Singleton类封装它的唯一实例，所以它可以严格控制客户访问它的方法和时机；

B． Singleton类可以被继承，其子类可以实现对操作的扩展，从而对具体的应用进行扩展；

C． Singleton是全局变量的改进，它的实例全局可见；同时，同一个类型的对象只会有一个实例（当然，可以多定义几个静态变量，生成多个实例，但是显而易见，生成多少个实例完全是偶们可以控制的）；而且，Singleton对象可以在使用时才创建，不需要像全局对象一样，不管你用不用都得创建。

7， 实现：

1）最简单的Singleton类

class Singleton{
public:   
  static Singleton * Instance();
protected:   
  Singleton(){}
private:   
  static Singleton * m_instance;
private: // 隐藏拷贝构造函数和赋值操作符，保证只有一个访问点(Instance())   
  Singleton(const Singleton &);   
  Singleton & operator=(const Singleton &);
};
Singleton * Singleton::m_instance = NULL;Singleton * Singleton::Instance(){
  if (m_instance == NULL)  
  m_instance = new Singleton();
  return m_instance;
}

2）Singleton的子类继承


   
   
    
    
     
     class
     
      Singleton
{
public
     
     :
  //
     
      Static 成员不能是虚函数，不能多态实现，因此Instance的实现不能在基类中
  // static Singleton * Instance();
     
     

     
     protected
     
     :
  Singleton(){}
private
     
     :
  static Singleton *
     
      m_instance;
private
     
     : 
  Singleton(const Singleton &
     
     );
  Singleton & operator=(const Singleton &
     
     );
};
Singleton * Singleton::m_instance =
     
      NULL;

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

  Instance()的实现注意到底返回父类的实例还是子类的实例，若返回父类的实例:


 
 
  
  
   
   Singleton 
   
   *
   
    ChildSingleton::Instance()
{
  
   
   if
   
    (m_instance 
   
   ==
   
    NULL)
    m_instance 
   
   =
   
    
   
   new
   
    Singleton();
  
   
   return
   
    m_instance;
}

如果返回子类的实例:


 
 
  
  
   
   Singleton 
   
   *
   
    ChildSingleton::Instance()
{
  
   
   static
   
    ChildSingleton 
   
   *
   
    m_instance; 
   
   //
   
   定义一个子类的实例的static指针
   
   

   
     
   
   if
   
    (m_instance 
   
   ==
   
    NULL)
    m_instance 
   
   =
   
    
   
   new
   
    ChildSingleton();  
   
   //
   
   创建子类实例
   
   

   
     
   
   return
   
    m_instance;  
   
   //
   
    返回子类实例
   
   

   
   }
  
  
 
 
  下面的方法比较牛，兼武当与少林之所长:


   
   
    
    
     
     template 
     
     <
     
     class
     
      T
     
     >
     
     

     
     class
     
      Singleton
{

     
     public
     
     :
  
     
     static
     
      T 
     
     *
     
      Instance() 
  {
    
     
     static
     
      T m_instance;  
     
     //
     
      定义需要返回的实例，不必将其定义为成员
     
     

     
         
     
     return
     
      
     
     &
     
      m_instance;
  }

     
     protected
     
     :
  Singleton(){}

     
     private
     
     :
  Singleton(
     
     const
     
      Singleton 
     
     &
     
     );
  Singleton 
     
     &
     
      operator
     
     =
     
     (
     
     const
     
      Singleton 
     
     &
     
     );
};

3）《设计模式》中创建Singleton子类的讨论：

    主要问题是如何建立子类的唯一实例。比较灵活的方法是使用一个Singleton注册表，可能的Singleton类及其子类集合不是由Instance定义的，Singleton类可以根据名字在一个众所周知的注册表中注册其实例。这个注册表在字符串名和Singleton及其子类之间建立映射。当Instance()需要一个Singleton实例时，它参考注册表来请求实例。

A，在类的构造函数中“注册”该类（可能用链表，数组等等来完成“注册表”的功能）。

B，Instance()成员函数负责在“注册表”中查找需要创建什么实例，然后创建它。通常，这需要一个类工厂来完成。

    具体的东东可以参考book…….偶偷懒了……