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

Meyers单例模式在大多数情况下工作得足够好,在某些情况下,寻找更好的模式并不一定值得。只要构造函数永远不会抛出,并且单例对象之间没有依赖关系。

单例对象是全局可访问对象(从现在开始是GAO)的实现,尽管并非所有的GAO都是单例对象。

日志记录器本身不应该是单例的,但是理想情况下,记录日志的方法应该是全局可访问的,以便将日志消息的生成位置与日志记录的位置或方式分离。

延迟加载/延迟计算是一个不同的概念,单例通常也实现了这一点。它自身也有很多问题,尤其是线程安全问题,如果出现异常而失败,那么在当时看来是个好主意,结果却并不是那么好。(有点像字符串中的COW实现)。

考虑到这一点,goa可以像这样初始化:

namespace {

T1 * pt1 = NULL;
T2 * pt2 = NULL;
T3 * pt3 = NULL;
T4 * pt4 = NULL;

}

int main( int argc, char* argv[])
{
   T1 t1(args1);
   T2 t2(args2);
   T3 t3(args3);
   T4 t4(args4);

   pt1 = &t1;
   pt2 = &t2;
   pt3 = &t3;
   pt4 = &t4;

   dostuff();

}

T1& getT1()
{
   return *pt1;
}

T2& getT2()
{
   return *pt2;
}

T3& getT3()
{
  return *pt3;
}

T4& getT4()
{
  return *pt4;
}

它不需要那么粗糙地完成,显然,在包含对象的加载库中,您可能需要一些其他机制来管理它们的生命周期。(将它们放在加载库时获得的对象中)。

至于我什么时候使用单例对象?我用它们做了两件事 -一个单例表,指示哪些库已经被dlopen加载 -日志记录器可以订阅的消息处理程序,您可以向其发送消息。信号处理程序特别要求。

其他回答

关于模式有一点:不要一概而论。当他们有用的时候,当他们失败的时候,他们有所有的情况。

当您必须测试代码时,单例可能会令人讨厌。您通常只能使用类的一个实例,并且可以选择在构造函数中打开一扇门或使用一些方法来重置状态等等。

另一个问题是,Singleton实际上只不过是一个伪装的全局变量。当你的程序有太多的全局共享状态时,事情往往会倒退,我们都知道这一点。

这可能会使依赖追踪更加困难。当所有事情都依赖于你的单例时,就很难改变它,拆分为两个等等。你通常会被它困住。这也妨碍了灵活性。研究一些依赖注入框架来缓解这个问题。

Anti-Usage:

过度使用单例的一个主要问题是,该模式阻碍了可选实现的简单扩展和交换。类名在任何使用单例的地方都是硬编码的。

单例基本上让你在语言中拥有复杂的全局状态,否则就很难或不可能拥有复杂的全局变量。

Java特别使用单例变量作为全局变量的替代品,因为所有内容都必须包含在类中。最接近全局变量的是公共静态变量,它们可以像导入静态的全局变量一样使用

c++确实有全局变量,但是调用全局类变量的构造函数的顺序未定义。因此,单例可以让您推迟全局变量的创建,直到第一次需要该变量。

Python和Ruby等语言很少使用单例,因为您可以在模块中使用全局变量。

那么什么时候使用单例对象是好的/坏的呢?差不多就是什么时候使用全局变量是好是坏。

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。

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。