单例模式
需求的提出 :
- 在架构设计时,某些类在整个系统生命周期中最多只能有一个对象存在(Single Instance)。
如:超市收银系统中,一个显示器、一个扫描枪、一个键盘...
问题:
如何定义一个类,使得这个类最多只能创建一个对象呢?
- 要控制类的对象数目,必须对外隐藏构造函数
思路:
- 将构造函数的访问属性设置为 private
- 定义 instance 并初始化为 NULL
当使用对象时,访问 instance 的值
- 空值: 创建对象,并用 instance 标记
- 非空值: 返回 instance 标记的对象
编程实验: 单例模式初探
#include <iostream>
using namespace std;
class SObject
{
private:
static SObject* c_instance;
SObject& operator=(const SObject&);
SObject(const SObject&);
SObject()
{
}
public:
static SObject* GetInstance();
void print()
{
cout << "this = " << this << 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:
this = 0x8069008
this = 0x8069008
this = 0x8069008
思考:为什么没有销毁对象释放内存的操作呢?
单例模式提出的背景:这唯一的对象与整个系统的生命周期相同。即如果系统还在运行,就不需要销毁对象释放内存。
存在的问题
需要使用单例模式时:
- 必须在使用的类中定义静态成员变量 c_instance
- 必须在使用的类中定义静态成员函数 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
编程实验: 单例类模板
Singleton.h
#ifndef _SINGLETON_H_
#define _SINGLETON_H_
template
< typename T >
class Singleton
{
private:
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.cpp
#include <iostream>
#include "Singleton.h"
using namespace std;
class SObject
{
private:
friend class Singleton<SObject>; // 当前类需要使用单例模式
SObject& operator=(const SObject&);
SObject(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:
this = 0x8188008
this = 0x8188008
this = 0x8188008
小结
- 单例模式是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
以上内容参考狄泰软件学院系列课程,请大家保护原创
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