C++设计模式之单例模式


问题描述

现在,不管开发一个多大的系统(至少我现在的部门是这样的),都会带一个日志功能;在实际开发过程中,会专门有一个日志模块,负责写日志,由于在系统的任何地方,我们都有可能要调用日志模块中的函数,进行写日志。那么,如何构造一个日志模块的实例呢?难道,每次new一个日志模块实例,写完日志,再delete,不要告诉我你是这么干的。在C++中,可以构造一个日志模块的全局变量,那么在任何地方就都可以用了,是的,不错。但是,我所在的开发部门的C++编码规范是参照Google的编码规范的。

全局变量在项目中是能不用就不用的,它是一个定时炸弹,是一个不安全隐患,特别是在多线程程序中,会有很多的不可预测性;同时,使用全局变量,也不符合面向对象的封装原则,所以,在纯面向对象的语言Java和C#中,就没有纯粹的全局变量。那么,如何完美的解决这个日志问题,就需要引入设计模式中的单例模式。

单例模式

何为单例模式,在GOF的《设计模式:可复用面向对象软件的基础》中是这样说的:保证一个类只有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。首先,需要保证一个类只有一个实例;在类中,要构造一个实例,就必须调用类的构造函数,如此,为了防止在外部调用类的构造函数而构造实例,需要将构造函数的访问权限标记为protected或private;最后,需要提供要给全局访问点,就需要在类中定义一个static函数,返回在类内部唯一构造的实例。意思很明白,使用UML类图表示如下。

UML类图

代码实现

单例模式,单从UML类图上来说,就一个类,没有错综复杂的关系。但是,在实际项目中,使用代码实现时,还是需要考虑很多方面的。

实现一:

C++中的RAII机制》。

模式扩展

在实际项目中,一个模式不会像我们这里的代码那样简单,只有在熟练了各种设计模式的特点,才能更好的在实际项目中进行运用。单例模式和工厂模式在实际项目中经常见到,两种模式的组合,在项目中也是很常见的。所以,有必要总结一下两种模式的结合使用。

一种产品,在一个工厂中进行生产,这是一个工厂模式的描述;而只需要一个工厂,就可以生产一种产品,这是一个单例模式的描述。所以,在实际中,一种产品,我们只需要一个工厂,此时,就需要工厂模式和单例模式的结合设计。由于单例模式提供对外一个全局的访问点,所以,我们就需要使用简单工厂模式中那样的方法,定义一个标识,用来标识要创建的是哪一个单件。由于模拟代码较多,在文章最后,提供下载链接。

总结

为了写这篇文章,自己调查了很多方面的资料,由于网上的资料在各方面都有很多的瑕疵,质量参次不齐,对我也造成了一定的误导。而这篇文章,有我自己的理解,如有错误,请大家指正。

由于该文对设计模式的总结,我认为比网上80%的都全面,希望对大家有用。在实际的开发中,并不会用到单例模式的这么多种,每一种设计模式,都应该在最适合的场合下使用,在日后的项目中,应做到有地放矢,而不能为了使用设计模式而使用设计模式。

工程下载



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