Singleton模式在C#與C++中的實現
在C#中，我們可以這麼寫：
publicclass ExampleSingleton
{
// code to support Singletonprotected ExampleSingleton(){}
protectedstatic ExampleSingleton instance =new ExampleSingleton();
public
{
get{return instance;}
}
// This class's real functionalitiespublicvoid Write(){Console.WriteLine("Hello, World!");}
}
// use this singleton classExampleSingleton.Instance.Write(); 類似的，C++中實現如下：
class ExampleSingleton
{
// code to support Singletonprotected
ExampleSingleton(){}
public:
static ExampleSingleton& Instance()
{
static ExampleSingleton instance;
return instance;
}
// This class's real functionalitiesvoid Write(){printf("Hello, World!");}
};
// use this singleton classExampleSingleton::Instance().Write();
這樣寫的確符合了
對於C#：
// Singleton base class, each class need to be a singleton should
// derived from this classpublicclass Singleton<T> where T: new()
{
// Instead of compile time check, we provide a run time check
// to make sure there is only one instance.protected Singleton(){Debug.Assert(null== instance);}
protectedstatic T instance =new T();
publicstatic T Instance
{
get{return instance;}
}
}
// Concrete singleton class, derived from Singleton<T>publicclass ExampleSingleton: Singleton<ExampleSingleton>
{
// since there is no "freind class" in C#, we have to make
// this contructor public to support the new constraint.public ExampleSingleton(){}
// This class's real functionalitiespublicvoid Write(){Console.WriteLine("Hello, World!");}
}
// use this singleton classExampleSingleton.Instance.Write();
這裡，我們把為了支援Singleton功能的程式碼提到一個Singleton<T>的類模板當中，任何需要成為Singlton的類，只需從其派生便自然獲得Singleton功能。這裡的一個問題是：為了支援模板類中的new()constraint，我們不得不把作為具體singleton類的派生類的建構函式作為public，這就導致我們無法在編譯期阻止使用者自行new出第二個，第三個例項來，但我們可以在執行期來進行檢查進而保證其例項的單一性，這就是這singleton基類建構函式的作用：
protected Singleton(){Debug.Assert(null== instance);}
當然，有另外一種實現方法，那就是singleton基類不提供new() constraint, 這樣我們就可以讓ExampleSingleton的建構函式為非public,在要建立T例項的時候，由於不能使用new, 我們用reflection反射出型別T的非public建構函式並呼叫之。這樣，我們的確能保證編譯期例項的唯一性，但是由於用了反射，感覺程式碼不是那麼的簡單優雅，並且對其效能持保留態度，所以不太傾向與這種方法。
但畢竟是越早檢查出錯誤越好，所以大家如果有好的解決方案，不妨提出來一起討論討論。
// Singleton base class, each class need to be a singleton should
// derived from this classtemplate <class T>class Singleton
{
protected:
Singleton(){}
public:
static T& Instance()
{
static T instance;
return instance;
}
};
// Concrete singleton class, derived from Singleton<T>class ExampleSingleton: public Singleton<ExampleSingleton>
{
// so that Singleton<ExampleSingleton> can access the
// protected constructor friend class Singleton<ExampleSingleton>;
protected:
ExampleSingleton(){}
public:
// This class's real functionalitiesvoid Write(){printf("Hello, World!");}
};
// use this singleton classExampleSingleton::Instance().Write();
在C++友元的幫助下，我們成功實現了在編譯期保證例項的唯一性。（當然，前提是你不要"亂交朋友"）。
有人可能會問,實現singleton的程式碼並不多，我們沒必要搞這麼一個機制來做程式碼複用吧？ 的確，我們複用的程式碼並不是很多，但是，我想程式碼複用的目的不僅僅是減少程式碼量，其最重要的目的還是在於保持行為的一致性，以便於使用與維護。(用函式替換程式碼段便是一個很好的例子)。
對於這裡的singleton類來講，如果不做這個設計，我們在每個具體的singleton類內部實現其singleton機制，那麼可能出現的問題是
1. 很難保證其介面的一致性
張三寫了一個singleton類，全域性訪問函式是Instance, 李四也寫了一個Singleton類，全域性訪問函式可能就是GetInstance了。。。。。我們並沒有一個健壯的機制來保證介面的一致性，從而導致了使用的混亂性。
2. 不易維護
Singleton建立例項有兩種：一種為lazy initialization, 一種就是early initialization, 假如開始的實現是所有的singleton都用lazy initialization， 突然某種需求要求你用early initialization，你的噩夢就開始了，你不得不重寫每一個singleton類。
而用了singleton模板基類這種機制，以上問題就不會存在，我們得到的不僅僅是節約幾行程式碼:)