编辑: 从另一个问题,我提供了一个答案,有很多关于单例的问题/答案的链接:

所以我读了单身人士的帖子:好的设计还是拐杖? 争论仍在激烈进行。

我认为单例是一种设计模式(有好有坏)。 单例的问题不在于模式,而在于用户(对不起大家)。每个人和他们的父亲都认为他们可以正确地实施一个(从我所做的许多采访来看,大多数人都不能)。另外,因为每个人都认为他们可以实现正确的单例,所以他们滥用模式并在不合适的情况下使用它(用单例替换全局变量!)

所以需要回答的主要问题是:

什么时候应该使用单例 如何正确地实现单例

我对本文的希望是,我们可以在一个地方(而不是谷歌和搜索多个站点)收集何时(以及如何)正确使用Singleton的权威来源。同样合适的是列出反用法和常见的坏实现,解释为什么它们不能工作,以及对于好的实现来说它们的缺点。

所以开始行动吧: 我会举起我的手,说这是我用的,但可能有问题。 我喜欢“Scott Myers”在他的书《Effective c++》中对这个主题的处理。

使用单例的好情况(不多): 日志框架 线程回收池

/*
 * C++ Singleton
 * Limitation: Single Threaded Design
 * See: http://www.aristeia.com/Papers/DDJ_Jul_Aug_2004_revised.pdf
 *      For problems associated with locking in multi threaded applications
 *
 * Limitation:
 * If you use this Singleton (A) within a destructor of another Singleton (B)
 * This Singleton (A) must be fully constructed before the constructor of (B)
 * is called.
 */
class MySingleton
{
    private:
        // Private Constructor
        MySingleton();
        // Stop the compiler generating methods of copy the object
        MySingleton(MySingleton const& copy);            // Not Implemented
        MySingleton& operator=(MySingleton const& copy); // Not Implemented

    public:
        static MySingleton& getInstance()
        {
            // The only instance
            // Guaranteed to be lazy initialized
            // Guaranteed that it will be destroyed correctly
            static MySingleton instance;
            return instance;
        }
};

好的。让我们把一些批评和其他实现放在一起。 : -)


当前回答

独生子女的真正缺点是他们打破了继承。你不能派生一个新的类来提供扩展的功能,除非你能访问引用单例的代码。因此,除了Singleton将使您的代码紧密耦合之外(可通过策略模式修复…)又名依赖注入),它也会阻止你关闭部分代码的修订(共享库)。

因此,即使日志记录器或线程池的示例也是无效的,应该由策略替换。

其他回答

Because a singleton only allows one instance to be created it effectively controls instance replication. for example you'd not need multiple instances of a lookup - a morse lookup map for example, thus wrapping it in a singleton class is apt. And just because you have a single instance of the class does not mean you are also limited on the number of references to that instance. You can queue calls(to avoid threading issues) to the instance and effect changes necessary. Yes, the general form of a singleton is a globally public one, you can certainly modify the design to create a more access restricted singleton. I haven't tired this before but I sure know it is possible. And to all those who commented saying the singleton pattern is utterly evil you should know this: yes it is evil if you do not use it properly or within it confines of effective functionality and predictable behavior: do not GENERALIZE.

答:

在以下情况下使用单例:

您需要在系统中有且只有一个类型的对象

在以下情况下不要使用单例:

你想要节省内存 你想尝试一些新的东西 你想炫耀你知道多少 因为其他人都在这么做(见wikipedia中的cargo cult程序员) 在用户界面小部件中 它应该是一个缓存 在字符串 在会话 我可以玩一整天

如何创建最佳单例:

越小越好。我是一个极简主义者 确保它是线程安全的 确保它永远不为空 确保只创建一次 懒惰还是系统初始化?符合您的要求 有时操作系统或JVM为你创建单例(例如,在Java中每个类定义都是单例) 提供析构函数或以某种方式计算出如何处理资源 使用较少的内存

我认为这是c#最健壮的版本:

using System;
using System.Collections;
using System.Threading;

namespace DoFactory.GangOfFour.Singleton.RealWorld
{

  // MainApp test application

  class MainApp
  {
    static void Main()
    {
      LoadBalancer b1 = LoadBalancer.GetLoadBalancer();
      LoadBalancer b2 = LoadBalancer.GetLoadBalancer();
      LoadBalancer b3 = LoadBalancer.GetLoadBalancer();
      LoadBalancer b4 = LoadBalancer.GetLoadBalancer();

      // Same instance?
      if (b1 == b2 && b2 == b3 && b3 == b4)
      {
        Console.WriteLine("Same instance\n");
      }

      // All are the same instance -- use b1 arbitrarily
      // Load balance 15 server requests
      for (int i = 0; i < 15; i++)
      {
        Console.WriteLine(b1.Server);
      }

      // Wait for user
      Console.Read();    
    }
  }

  // "Singleton"

  class LoadBalancer
  {
    private static LoadBalancer instance;
    private ArrayList servers = new ArrayList();

    private Random random = new Random();

    // Lock synchronization object
    private static object syncLock = new object();

    // Constructor (protected)
    protected LoadBalancer()
    {
      // List of available servers
      servers.Add("ServerI");
      servers.Add("ServerII");
      servers.Add("ServerIII");
      servers.Add("ServerIV");
      servers.Add("ServerV");
    }

    public static LoadBalancer GetLoadBalancer()
    {
      // Support multithreaded applications through
      // 'Double checked locking' pattern which (once
      // the instance exists) avoids locking each
      // time the method is invoked
      if (instance == null)
      {
        lock (syncLock)
        {
          if (instance == null)
          {
            instance = new LoadBalancer();
          }
        }
      }

      return instance;
    }

    // Simple, but effective random load balancer

    public string Server
    {
      get
      {
        int r = random.Next(servers.Count);
        return servers[r].ToString();
      }
    }
  }
}

下面是. net优化版:

using System;
using System.Collections;

namespace DoFactory.GangOfFour.Singleton.NETOptimized
{

  // MainApp test application

  class MainApp
  {

    static void Main()
    {
      LoadBalancer b1 = LoadBalancer.GetLoadBalancer();
      LoadBalancer b2 = LoadBalancer.GetLoadBalancer();
      LoadBalancer b3 = LoadBalancer.GetLoadBalancer();
      LoadBalancer b4 = LoadBalancer.GetLoadBalancer();

      // Confirm these are the same instance
      if (b1 == b2 && b2 == b3 && b3 == b4)
      {
        Console.WriteLine("Same instance\n");
      }

      // All are the same instance -- use b1 arbitrarily
      // Load balance 15 requests for a server
      for (int i = 0; i < 15; i++)
      {
        Console.WriteLine(b1.Server);
      }

      // Wait for user
      Console.Read();    
    }
  }

  // Singleton

  sealed class LoadBalancer
  {
    // Static members are lazily initialized.
    // .NET guarantees thread safety for static initialization
    private static readonly LoadBalancer instance =
      new LoadBalancer();

    private ArrayList servers = new ArrayList();
    private Random random = new Random();

    // Note: constructor is private.
    private LoadBalancer()
    {
      // List of available servers
      servers.Add("ServerI");
      servers.Add("ServerII");
      servers.Add("ServerIII");
      servers.Add("ServerIV");
      servers.Add("ServerV");
    }

    public static LoadBalancer GetLoadBalancer()
    {
      return instance;
    }

    // Simple, but effective load balancer
    public string Server
    {
      get
      {
        int r = random.Next(servers.Count);
        return servers[r].ToString();
      }
    }
  }
}

你可以在dotfactory.com上找到这个模式。

如何正确地实现单例

有一个问题我从未见人提起过,是我在之前的工作中遇到的。我们有在dll之间共享的c++单例,而通常的确保类的单个实例的机制就不起作用了。问题是每个DLL都有自己的一组静态变量,还有EXE。如果你的get_instance函数是内联的或者是静态库的一部分,那么每个DLL都会有它自己的“单例”副本。

解决方案是确保单例代码只定义在一个DLL或EXE中,或者创建一个具有这些属性的单例管理器来分配实例。

第一个例子不是线程安全的——如果两个线程同时调用getInstance,这个静态将是一个PITA。某种形式的互斥会有所帮助。