设计模式之单例模式

一、模式动机

　　对于系统中的某些类来说，只有一个实例很重要，例如，一个系统只能有一个窗口管理器或文件系统；一个系统只能有一个计时工具或ID（序号）生成器。
　　如何保证一个类只有一个实例并且这个实例易于被访问呢？定义一个全局变量可以确保对象随时都可以被访问，但不能防止我们实例化多个对象。
　　一个更好的解决办法是让类自身负责保存它的唯一实例。这个类可以保证没有其他实例被创建，并且它可以提供一个访问该实例的方法。这就是单例模式的模式动机。

二、模式定义

　　单例模式（Singleton Pattern）：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。定义一个单例类，使用类的私有静态指针变量指向类的唯一实例，并用一个公有的静态方法获取该实例。UML类图

三、模式示例

　　Choc-O——Holic公司需要一个独一无二地工业强度巧克力控制器。

C++代码实现

#include <iostream>
#include "windows.h"
using namespace std;

class Singleton
{
private:
    Singleton()
    {
        cout << "ChocolateBoiler" << endl;
    };
    static Singleton* pInstance;
public:
    static Singleton* GetInstance()
    {
        if (pInstance == NULL)
            pInstance = new Singleton();
        return pInstance;
    }
};
Singleton* Singleton::pInstance = NULL;
int main()
{
    Singleton* instance = Singleton::GetInstance();
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果

四、分析总结

　　单例模式的目的是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。单例模式包含的角色只有一个，就是单例类。单例类拥有一个私有构造函数，确保用户无法通过new关键字直接实例化它；提供一个自身的静态私有成员变量，存储自身实例对象；提供一个公有的静态工厂方法。

优点：

1. 提供了对唯一实例的受控访问，严格控制用户怎么以及何时访问它。同时由于在内存中只存在一个对象，节约系统资源。

缺点：

1. 单例模式中没有抽象层，扩展有很大的困难。单例类的职责过重，既充当了工厂角色，提供了工厂方法，同时又充当产品角色，在一定程度上行违反了“单一职责原则” 。

注意事项：

滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池设计为单例类，可能导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出。另外需要确保单件模式在多线程的状况下正常工作。