设计模式（创建型）之单例模式

单例模式的目的就是要控制特定的类只产生一个对象，当然也允许在一定情况下灵活的改变对象的个数。

怎么来实现单例模式呢？

一个类的对象的产生是由类构造函数来完成的，如果想限制对象的产生，一个办法就是：

1，将构造函数变为私有的（至少是受保护的），使得外面的类不能通过引用来产生对象；

2，同时为了保证类的可用性，就必须提供一个自己的对象以及访问这个对象的静态方法。

单例模式可分为有状态的和无状态的。

有状态的单例对象一般也是可变的单例对象，多个单态对象在一起就可以作为一个状态仓库一样向外提供服务。

没有状态的单例对象也就是不变单例对象，仅用做提供工具函数。

UML类图：

实现：

java：

一、饿汉式：

singleton1.java：

/*
 * 创建人：颜超
 * 创建时间：2013-6-26
 * 文件名：singleton1.java
 * 创建型设计模式
 * 单例（singleton）
 * 饿汉式
 */
public class Singleton1 {
 //在自己内部定义自己一个实例
 //注意这是private 只供内部调用
 private static Singleton1 instance = new Singleton1();
 //将构造函数设置为私有
 private Singleton1(){
  System.out.println("new an instance!");
 }
 //静态工厂方法，提供了一个供外部访问得到对象的静态方法
 public static Singleton1 getInstance(){
  return instance;
 }
 public static void main(String[] args) {
  Singleton1.getInstance();
 }
}

二、懒汉式：

singleton2.java：

/*
 * 创建人：颜超
 * 创建时间：2013-6-26
 * 文件名：singleton2.java
 * 创建型设计模式
 * 单例（singleton）
 * 懒汉式
 */
public class Singleton2 {
 private static Singleton2 instance = null;
 private Singleton2(){
  System.out.println("new an instance!");
 }
 //对静态工厂方法进行了同步处理，原因很明显——为了防止多线程环境中产生多个实例
 //将类对自己的实例化延迟到第一次被引用的时候。而在"饿汉式"则是在类被加载的时候实例化，这样多次加载会造成多次实例化
 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、

以上两种实现方式均失去了多态性，不允许被继承。还有另外一种灵活点的实现，将构造函数设置为受保护的，这样允许被继承产生子类。

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();
  // 因为hashmap的key值是唯一的，所以，下面的三部分一次只能显示一部分

  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 中子类的构造函数的范围不能比父类的小，所以可能存在不守规则的客户
程序使用其构造函数来产生实例，造成单例模式失效。

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;
}