创建型模式 - 单例模式

1.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，一个系统中可以存在多个打印任务，但是只能有一个正在工作的任务；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。

2.模式定义

单例模式(Singleton Pattern)：单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，它提供全局访问的方法。

单例模式的要点有三个：一是某个类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须自行向整个系统提供这个实例。单例模式是一种对象创建型模式。单例模式又名单件模式或单态模式。

3.模式结构

4.时序图

5.代码分析

5.1.c++实现

#include "Singleton.h"
#include <iostream>
using namespace std;
 
Singleton * Singleton::instance = NULL;
Singleton::Singleton(){
    
 
}
 
Singleton::~Singleton(){
    
    delete instance;
}
 
Singleton* Singleton::getInstance(){
    
    if (instance == NULL)
    {
    
        instance = new Singleton();
    }
 
    return  instance;
}
 
 
void Singleton::singletonOperation(){
    
    cout << "singletonOperation" << endl;
}

#include <iostream>
#include "Singleton.h"
using namespace std;
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    
    Singleton * sg = Singleton::getInstance();
    sg->singletonOperation();
 
    return 0;
}

5.2.Golang实现

package singleton

type singleton map[string]string

var (
    once sync.Once

    instance singleton
)

func New() singleton {
    
    once.Do(func() {
    
        instance = make(singleton)
    })

    return instance
}

s := singleton.New()

s["this"] = "that"

s2 := singleton.New()

fmt.Println("This is ", s2["this"])
// This is that

6.模式分析

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——Singleton。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。除此之外，该模式中包含一个静态私有成员变量与静态公有的工厂方法，该工厂方法负责检验实例的存在性并实例化自己，然后存储在静态成员变量中，以确保只有一个实例被创建。

在单例模式的实现过程中，需要注意如下三点：

• 单例类的构造函数为私有；
• 提供一个自身的静态私有成员变量；
• 提供一个公有的静态工厂方法。

7.适用环境

在以下情况下可以使用单例模式：

• 系统只需要一个实例对象，如系统要求提供一个唯一的序列号生成器，或者需要考虑资源消耗太大而只允许创建一个对象。
• 客户调用类的单个实例只允许使用一个公共访问点，除了该公共访问点，不能通过其他途径访问该实例。
• 在一个系统中要求一个类只有一个实例时才应当使用单例模式。反过来，如果一个类可以有几个实例共存，就需要对单例模式进行改进，使之成为多例模式