Примеры использования Паттерн Singleton (Одиночка)

Проблема наследования

Если существует необходимость наследовать от класса Singleton, то следует придерживаться определенных правил.

Во-первых, класс-наследник должен переопределить метод Instance(), так, чтобы создавать экземпляр производного класса. Если не предполагается, что указатель будет использоваться полиморфно, то можно объявить возвращаемый тип метода Instance() как указатель на класс-наследник, в противном случае, метод Instance() должен возвращать указатель на базовый класс (Singleton).

Во-вторых, в базовом классе деструктор должен быть объявлен как виртуальный: в определенный момент клиент вызывает метод FreeInst для указателя на базовый класс. Поскольку метод FreeInst сводится к оператору delete this, то в случае, если деструктор не виртуальный, будет вызван деструктор базового класса, но не будет вызван деструктор класса-потомка. Чтобы избежать такой ситуации, следует явно объявить деструктор базового класса виртуальным.

В-третьих, конструктор класса-потомка также должен быть объявлен в защищенной секции, чтобы избежать возможности создания объекта класса напрямую, минуя метод Instance().

Листинг 7

class Singleton {
protected:
 static Singleton* _self;
 static int _refcount;
 Singleton(){}
 virtual ~Singleton() {printf ('~Singleton
');}
public:
 static Singleton* Instance();
 void FreeInst();
};
class SinglImpl: public Singleton {
protected:
 SinglImpl(){}
//объявление виртуальным в базовом классе автоматически
 //дает виртуальность в производном.
 ~SinglImpl() {printf ('~SinglImpl
');}
public:
 static Singleton* Instance() {
  if(!_self) _self = new SinglImpl();
  _refcount++;
  return _self;
 }
};
void main() {
 Singleton *p = SinglImpl::Instance();
 …
 …
 …
 p->FreeInst();
}

Результат работы:

~SinglImpl

~Singleton

Иногда может возникнуть ситуация, при которой клиент должен полиморфно работать с объектами, имеющими общий базовый класс, но некоторые из них реализуют паттерн Singleton, а некоторые нет. Проблема возникает в момент освобождения объектов, так как у простых классов нет механизма отслеживания ссылок, а у классов, реализующих Singleton, он есть. При вызове метода FreeInst() через указатель на базовый класс будет вызываться FreeInst() базового класса, не имеющего понятия о подсчете ссылок. Это приведет и к безусловному удалению объектов “Singleton” из памяти. Для предотвращения такого поведения следует объявить виртуальным метод FreeInst() в базовом классе и реализовать специфическое поведение метода для классов Singleton. Реализация FreeInst() в базовом классе предоставляет механизм удаления объектов, не являющихся Singleton’ами.

Листинг 8

class base {
protected:
 virtual ~base(){} //гарантируем удаление только через FreeInst()
public:
 virtual void Do1()=0;
 virtual void FreeInst(){delete this;}
};
class Simple: public base {
protected:
 ~Simple () {printf('Simple::~Simple
');}
public:
 void Do1(){printf('Simple::Do1
');}
};
class Singleton: public base {
 static Singleton* _self;
 static int _refcount;
protected:
 Singleton(){}
 ~Singleton () {printf('Singleton::~Singleton
');}
public:
 static Singleton* Instance() {
  if(!_self) _self = new Singleton ();
  _refcount++;
  return _self;
 }
 void FreeInst() {_refcount--; if(!_refcount) {delete this; _self=NULL;}}
void Do1(){printf('Singleton::Do1
');}
};