题记:我本人也不是很喜欢这个解决办法,但有人问起,并且资料中没有发现其他类 似解法,所以整理成文,供大家参考讨论.
关于多态实现Singleton模式的探讨
--smilemac
Singleton模式虽然简单,但却是被讨论最多的一个模式,为什么呢?并不是概念问题,而是算法问题。具体说就是singleton对象生命期和作用域的管理算法问题,在不同的场景下会有不同的需要,而结构设计的意义在于将可能发生变化的部分彼此隔离开来,使他们能够独立的在各自的轴上发生改变,减少彼此的耦合,所以将一个可能发生争论的算法隔离于具体的应用环境是有意义的。
如何实现Singleton模式的可重用性呢,即如果有若干个类都需要实现Singleton,那么 如何才能避免每一个类都必须拥有一个独立的Singleton算法的拷贝呢?能否所有 类共用一个拷贝,这样,如果需要改算法只改一处就可以了.更进一步,能否在不同的 项目中重用这个算法呢?
在C++中,大师Andrei Alexandrescu已给出非常好的解决办法, 但是在一个不支持 模板的语言中,如何只使用一些基本技术,如类的封装和运行期多态技术,来实现可 重用的Singleton模式呢? 本文试图给出一种下面这段代码所示的解决办法.
[ 这段代码用伪java写成:],由于笔者对于java非常不熟,所以只好是伪java,请读者 海涵. 感谢网友henry_zhou提出的问题,使我有机会思考. 这种解决办法也可能不 对,所以请大家指出以一起探讨正确的答案.如转载讨论,也请注明出处.
同时由于笔者对java的泛型支持程度不太了解,因此不排除java里有更好的解决方 案.本文仅假设语言可提供的支持只是最基本的面向对象特征. ]
//package1; class Singleton { protected Singleton _instance; public Singleton(Singleton _inst) { _instance = _inst; } public virtual Singleton getInstance() { if (_instance.get() == null) _instance.create(); return _instance.get(); } protected virtual Singleton get() { //error handler code; } protected virtual void create() { //error handler code; } }
class SingletonThreadSafe : public Singleton { public SingletonThreadSafe(Singleton _inst); public virtual synchronized Singleton getInstance() { if (_instance.get() == null) _instance.create(); return _instance.get(); } }
//package2 class MyBaseClass : public Singleton { protected MySubClassXXX();
...... }
class Instance_base : public Singleton { private static MyBaseClass _instance; public Instance_base(){}; protected virtual MyBaseClass get() { return _instance; } protected virtual void create() { if (_instance == null) _instance = new MyBaseClass; }
}
//package3; class MySubClassXXX : public MySubClass {
protected MySubClassXXX(); ...... }
class Instance_XXX : public Instance_base { private static MySubClassXXX _instance; public Instance_base(){}; protected virtual MySubClassXXX get() { return _instance; } protected virtual void create() { if (_instance == null) _instance = new MySubClassXXX; } }
//client e.g.,; Singleton singGen = new SingletonThreadSafe(new Instance_XXX()); MySubClassXXX myObj = down_cast(singGen.getInstance());
这段代码利用了所谓class-oriented语言的一个特点:同一个类的对象可以相互访 问彼此的内部成员,即访问控制是在类一级,而非对象一级.而在java中,访问控制则 是放宽到同一个package.这样,我们就可以将get和create这些可能使singleton崩 溃的函数设计为protected.
对于每一个用户子类,都需要实现它的instance类,这其实是一个instance holder.在大多数的Singleton的实现代码中,instance holder是与用户类合在一 起的.在这里,如果用户子类可以以低成本来创建一个安全的对象,所谓安全,是指创 建不会影响singleton实例对象,而所谓低成本,是指初始化的代价可以接受,如果 这些条件都满足,那么也可以将instance holder并入用户类中,使用时用特定的构 造函数创建一个哑元来代替new Instance_XXX().但分开可能更具一般意义.
这样,Singleton和SingletonThreadSafe都是可重用的,并且这棵继承树可以自行扩展. 提供不同scope下的Singleton, 如thread scope singleton(在使用多线程的并发服务器中用),process scope singleton, system scope singleton, DCE scope singleton等等,或基于其他考虑的,如特定机器,效率等因素的singleton。
从本文中也可看到,Singleton模式的关键在必须有instance holder. 所以其他如 getInstance()函数是否静态,则不是必须(这是不少网友对singleton模式的误解 ).一旦理解这一点,其实剩下的就比较容易了.但这种方法有一个不足之处,就是必 须使用难看的downcast.
最后补充说一下,不少人理解的可重用性就是copy/paste,或者需要少量 refactory的重用,而真正理想的可重用性是非侵入性的.本文试图给出的也是这样 一个方案. 
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