单件模式——独一无二的对象

初看起来好像很简单，实际接触后，发现并不是这么一回事。先给自己几个问题：

• 创建对象的时候，如何知道现在只有一个？
• 如何保证创建对象时候的原子性？（不能保证就有可能创建多于 1 个的对象）
• 如何获取/访问这个唯一对象？

1. 基础概念

• 定义/意图：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。
• 原理：让类自身保存它的唯一实例，并提供一个访问该实例的方法。实例的唯一性由类来保证。
• 类图：

  

• 出场嘉宾
  • Singleton：单件类。
    • 定义一个接口，允许客户访问唯一实例。此接口是一个类操作。
    • 负责创建唯一实例。

2. 解决什么问题？如何解决？

• 系统中，有些东西只需要一份就够了，因此要保证只有一份。
• 解决方法：只允许创建一个。但如何保证只有一个呢，见其他部分。

3. 优缺点是什么？

3.1 优点

• 对唯一实例的创建是受控的——不允许直接创建（new 或变量）。
• 对唯一实例的访问是受控的。
• 缩小命名空间。
  • 此模式是对全局变量的一种改进。
  • 避免了存储唯一实例的全局变量污染命名空间。
  • （同一命名空间内，两个名字相同，就会冲突。）
• 允许对操作和表示的精化。【？！】
  • 单件类可以有子类。
  • 可以使用所需的拓展类在运行时配置应用。
• 允许可变的数目的实例。
• 比类操作更灵活。
  • 如果使用类操作（C++ 的静态成员函数、Smalltalk 的类方法）的方式来封装单件功能，会使得改变设计以允许多个实例变得困难。
• 惰性 (lazy) 初始化，惰性创建——不需要的时候，不会创建。

3.2 缺点

4. 使用场景是什么？

• 多个模块共用的全局数据库/配置。

5. 注意

• 保证一个唯一的实例。
• C++ 实现注意：如果将单件定义为一个全局或静态的对象，然后依赖自动的初始化，是不够的，原因：
  • 不能保证静态对象只有一个实例会被声明。
  • 可能没有足够的信息初始化实例。（可能需要在运行时获取信息）
  • C++ 没有定义转换单元（Translation unit）上全局对象的构造器的调用顺序。【？！】
  • 无论是否使用，都会被创建。（一开始就创建了）

6. 应用实例？

w. 待办

x. 疑问

• 如何拓展单件类？
• 5. 注意里面第 2 点第 3 个原因，不理解！
• 单件注册表？
• 《设计模式：可复用面向对象软件的基础》里面好像没有考虑线程安全？

y. 拓展

z. 参考