設計模式（創建型）之單例模式

單例模式的目的就是要控制特定的類只產生一個對象，當然也允許在一定情況下靈活的改變對象的個數。

怎么來實現單例模式呢？

一個類的對象的產生是由類構造函數來完成的，如果想限制對象的產生，一個辦法就是：

1，將構造函數變為私有的（至少是受保護的），使得外面的類不能通過引用來產生對象；

2，同時為了保證類的可用性，就必須提供一個自己的對象以及訪問這個對象的靜態方法。

單例模式可分為有狀態的和無狀態的。

有狀態的單例對象一般也是可變的單例對象，多個單態對象在一起就可以作為一個狀態倉庫一樣向外提供服務。

沒有狀態的單例對象也就是不變單例對象，僅用做提供工具函數。

UML類圖：

實現：

java：

一、餓漢式：

singleton1.java：

/*
 * 創建人：顏超
 * 創建時間：2013-6-26
 * 文件名：singleton1.java
 * 創建型設計模式
 * 單例（singleton）
 * 餓漢式
 */
public class Singleton1 {
 //在自己內部定義自己一個實例
 //注意這是private 只供內部調用
 private static Singleton1 instance = new Singleton1();
 //將構造函數設置為私有
 private Singleton1(){
  System.out.println("new an instance!");
 }
 //靜態工廠方法，提供了一個供外部訪問得到對象的靜態方法
 public static Singleton1 getInstance(){
  return instance;
 }
 public static void main(String[] args) {
  Singleton1.getInstance();
 }
}

二、懶漢式：

singleton2.java：

/*
 * 創建人：顏超
 * 創建時間：2013-6-26
 * 文件名：singleton2.java
 * 創建型設計模式
 * 單例（singleton）
 * 懶漢式
 */
public class Singleton2 {
 private static Singleton2 instance = null;
 private Singleton2(){
  System.out.println("new an instance!");
 }
 //對靜態工廠方法進行了同步處理，原因很明顯——為了防止多線程環境中產生多個實例
 //將類對自己的實例化延遲到第一次被引用的時候。而在"餓漢式"則是在類被加載的時候實例化，這樣多次加載會造成多次實例化
 public static synchronized Singleton2 getInstance(){
  if (instance == null){
   instance = new Singleton2();
  }
  return instance;
 }
 public static void main(String[] args) {
 // Singleton1 s1 = new Singleton1();
  Singleton2.getInstance();
 }
}
三、

以上兩種實現方式均失去了多態性，不允許被繼承。還有另外一種靈活點的實現，將構造函數設置為受保護的，這樣允許被繼承產生子類。

singleton3.java：

import java.util.HashMap;

public class Singleton3 {
 private static HashMap sinRegistry = new HashMap();
 private static Singleton3 instance = new Singleton3();
 protected Singleton3(){
  System.out.println("Construction for Singleton3!");
 }
 public static Singleton3 getInstance(String name){
  if (name == null){
   name = "Singleton3";
  }
  if (sinRegistry.get(name) == null){
   try{
    sinRegistry.put(name, Class.forName(name).newInstance());
   }catch(Exception e){
    e.printStackTrace();
   }
  }
  return (Singleton3)(sinRegistry.get(name));
 }

 public void test(){
  System.out.println("get Class Success!");
 }
}

class Singleton3Child1 extends Singleton3 {

 public Singleton3Child1(){
  System.out.println("Construction for Singleton3Child1!");
 }
 public static Singleton3Child1 getInstance(){
  return (Singleton3Child1)Singleton3.getInstance("Singleton3Child1");
 }
 public void test(){
  System.out.println("get Child1 Class Success!");
 }
}

class Singleton3Child2 extends Singleton3 {

 public Singleton3Child2(){
  System.out.println("Construction for Singleton3Child2!");
 }
 public static Singleton3Child2 getInstance(){
  return (Singleton3Child2)Singleton3.getInstance("Singleton3Child2");
 }
 public void test(){
  System.out.println("get Child2 Class Success!");
 }
}

testMain.java:

public class testMain {

 /**
  * @param args
  */
 public static void main(String[] args) {
  System.out.println("#########################");
  Singleton3Child1 s3c1 = new Singleton3Child1();
  Singleton3Child2 s3c2 = new Singleton3Child2();
  // 因為hashmap的key值是唯一的，所以，下面的三部分一次只能顯示一部分

  System.out.println("#########################");
  Singleton3Child1.getInstance(); //add Singleton3Child1 into hashmap 
  Singleton3Child2.getInstance(); //add Singleton3Child2 into hashmap 
  System.out.println("#########################");
  Singleton3.getInstance("Singleton3Child1"); //add Singleton3Child1 into hashmap 
  Singleton3.getInstance("Singleton3Child2"); //add Singleton3Child2 into hashmap 
  System.out.println("#########################");
  Singleton3Child1.getInstance("Singleton3Child1"); //add Singleton3Child1 into hashmap 
  Singleton3Child1.getInstance("Singleton3Child2"); //add Singleton3Child2 into hashmap 
  Singleton3Child2.getInstance("Singleton3Child1"); //add Singleton3Child1 into hashmap 
  Singleton3Child2.getInstance("Singleton3Child2"); //add Singleton3Child2 into hashmap 

 }

}

由于在 java 中子類的構造函數的范圍不能比父類的小，所以可能存在不守規則的客戶
程序使用其構造函數來產生實例，造成單例模式失效。

C++:

Singleton.cpp:

#include <iostream>
using namespace std;

class Singleton{

public:
 static Singleton* getInstance(){
  if(instance == NULL){
   cout << "There is no instance!!!" << endl;
   instance = new Singleton();
  }
  return instance;
 }
private:
 Singleton(){
  cout << "new an instance!!!" << endl;
 }
 static Singleton* instance;
};

// static variable "instance" can not initialized in class
Singleton* Singleton::instance = NULL;

int main() {
 Singleton::getInstance();
 return 0;
}