设计模式之单例(C++版）

单例是一种常见的设计模式，用来表示一个系统中存在的独立并且唯一的对象实例，比如一个绘图的对象，维护列表的对象，等等。单例其实是模拟了C语言中的全局变量的作用，但是要比它更健壮安全。我们先看一个C++版的单例

#ifndef SINGLETON_H_
#define SINGLETON_H_
#include <stdio.h>
template<typename T>
class Singleton 
{
public:
    static T * Instance()
    {
        if (_instance == NULL)
        {
            _instance = new T();
        }
        return _instance;
    }

protected:
    Singleton(){}
private:
    static T* _instance;
};

template<typename T>
T* Singleton<T>::_instance = NULL;
#endif

首先，我们定义了一个类模板，怎样从这个模板得到单例对象呢？很简单，只需要从这个类派生出一个子类，像下边这样

class AppList:public Singleton<AppList>
{
private:
    AppList(){}
    friend class Singleton<AppList>;
public: 
　　...
　　int getCount(){return 5;}
};

这样可以这么引用

...
int n = AppList::Instance()->getApCount();
...

使用起来还是很方便的。

接下来我们探讨一下技术实现。

从类模板开始，为了实现通用的单例算法，这里使用了模板，好处就不多说了，大部分的算法都会采用这种方式的（当然模板也有缺点的）。

这个模板是怎么样保证单例的？主要是通过以下几个要点，

在模板中将构造函数声明为protected。访问属性声明为protected的函数（或方法），只有类内部或者派生类内部才能访问,当我们用 A *a = new A();或者A a;这种常见的方式来实例化对象时，编译器检测到这个类的构造函数是带保护属性的，不能被对象访问，就会拒绝为该类产生实例，这样，也就避免了直接创建实例的可能。

在模板中声明一个私有静态的实例对象的指针作为唯一对象的引用，由于这个指针是私有的，不能被外界访问和操作，于是在模板中提供了一个public 的静态方法Instance()来初始化并返回这个对象指针，注意，因为不能直接初始化对象实例，只能从这个函数得到一个唯一实例的指针，所有对这个类方法的访问只能通过这个接口，这就是单例模式。

从派生类实例对象。直接从类模板得到的单例是没用的，因为它不包含其他数据。所以我们可以在类模板的基础上，创建一个派生类，把数据放到派生类里边。将派生类的构造函数设置为私有，强化了派生类的单例特性。这里的友元函数是为了让派生类能够访问父类提供的静态方法。

 

上面的单例技术，在多线程的时候并不是很安全，如果是在这种情况下，需要加锁以及多次判断等技巧，若有高手可以阐述一下。