1. 需求：在架构设计时，某些类在整个系统生命期中“最多只能有一个对象存在（Single Instance）”。
问题： 如何定义一个类，使得这个类最多只能创建一个对象？
2. 单例模式
要控制类的对象数目，必须对外隐藏构造函数
思路：
(1) 将构造函数的访问属性设置为private
(2) 定义instance，并初始化为NULL
(3) 当需要使用对象时，访问instance的值：
* 如果是空值：创建对象，并用instance标记
* 如果是非空值：返回instance标记的对象
编程说明：单例模式初探
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class SObject
{
static SObject* c_instance;
SObject(const SObject&);
SObject& operator = (const SObject&);
SObject()
{
}
public:
static SObject* GetInstance();
void print()
{
cout << c_instance << endl;
}
};
SObject* SObject::c_instance = NULL;
SObject* SObject::GetInstance()
{
if( c_instance == NULL )
{
c_instance = new SObject();
}
return c_instance;
}
int main()
{
SObject* s = SObject::GetInstance();
SObject* s1 = SObject::GetInstance();
SObject* s2 = SObject::GetInstance();
s->print();
s1->print();
s2->print();
return 0;
}
输出结果：
0x8e76008
0x8e76008
0x8e76008
3. 单例类模板
问题：需要使用单例模式时：
- 必须定义静态成员变量：
c_instance - 必须定义静态成员函数：
GetInstance()
解决方案：将单例模式相关的代码抽取出来，开发单例类模板。当需要单例类时，直接使用单例类模板。
Singleton.h
#ifndef _SINGLETON_H_
#define _SINGLETON_H_
template
< typename T>
class Singleton
{
static T* c_instance;
public:
static T* GetInstance();
};
template
< typename T>
T* Singleton<T>::c_instance = NULL;
template
< typename T>
T* Singleton<T>::GetInstance()
{
if( c_instance == NULL )
{
c_instance = new T();
}
return c_instance;
}
#endif
main.h
#include <iostream>
#include <string>
#include "Singleton.h"
using namespace std;
class SObject
{
friend class Singleton<SObject>; // 使用单例类模板
SObject(const SObject&);
SObject& operator = (const SObject&);
SObject()
{
}
public:
void print()
{
cout << "this = " << this << endl;
}
};
int main()
{
SObject* s = Singleton<SObject>::GetInstance();
SObject* s1 = Singleton<SObject>::GetInstance();
SObject* s2 = Singleton<SObject>::GetInstance();
s->print();
s1->print();
s2->print();
return 0;
}
输出结果
this = 0x89f2008
this = 0x89f2008
this = 0x89f2008
4. 小结
- 单例模式时开发中最常用的设计模式之一
- 单例模式的应用使得一个类最多只有一个对象
- 可以将单例模式相关的代码抽象成类模板
- 需要使用单例模式的类直接使用单例类模板
