所谓单例就是系统中只能存在某个类的一个实例,在现实中只能存在一个实例的对象是很常见的,比如系统配置对象只能有一个,
比如一个客户端同服务器的TCP/IP连接经常只允许有一个连接等等。下面是一个单例模式的UML图:
单例模式的实现
那么如何保证在系统中每时每刻只有一个类的实例存在呢,这可以通过静态变量来实现,在调用GetInstance时判断静态变量是否为nil,
如果为nil表示系统中没有类的实例,则构造对象,同时将类实例赋值给静态变量,如果不为nil,则直接返回静态变量对应的类的实例。
Java或者C++中,类中的变量可以修饰为Static表示该变量不依赖于类的实例而单独存在,在Delphi中没有类似的关键字,所以只能是
定义一个单元的私有变量来实现对类实例的引用计数。
同时,另外在Java中为了防止用户使用类的构造函数来创建多个类的实例,需要将构造函数的存取属性改为private,但是在Delphi中,
编译器对构造函数的保护级别进行了特殊的处理,即便将Contructor方法设定为private存取权限,编译器仍然会将Contructor的保护级
别修正为public,因此将调整构造函数的保护级别防止多例的产生在Delphi中是行不通的。幸好TObject基类中定义了NewInstance方法,
这个方式是一个类方法,通过编译器魔法系统在每次构造对象时都会调用这个类方法,那么通过重载这个静态方法,就可以实现对构造函数的控制了。
下面就是一个单例的配置类示意代码:
TSingleConfig=class(TObject)
private
FConfigPath: string;
procedure SetConfigPath(const Value: string);
public
class function GetInstance():TSingleConfig;
//系统配置路径
property ConfigPath:string read FConfigPath write SetConfigPath;
//...省略
class function NewInstance: TObject; override;
procedure FreeInstance;override;
end;
implementation
var
GlobalConfig:TSingleConfig=nil;//单元内私有的静态配置对象变量
{ TSingleConfig }
procedure TSingleConfig.FreeInstance;
begin
inherited;
GlobalConfig:=nil;
end;
class function TSingleConfig.GetInstance: TSingleConfig;
begin
if not Assigned(GlobalConfig) then
GlobalConfig:=TsingleConfig.Create();
Result:=GlobalConfig;
end;
class function TSingleConfig.NewInstance: TObject;
begin
if not Assigned(GlobalConfig) then
GlobalConfig:=TSingleConfig(inherited NewInstance);
Result:=GlobalConfig;
end;
procedure TSingleConfig.SetConfigPath(const Value: string);
begin
FConfigPath := Value;
end;
在静态的类方法GetInstance
中,通过对静态变量
GlobalConfig
对应的对象进行判断来首先判断
GlobalConfig
变量是否为
nil
,如果为nil
,则表明系统中还没有初始化对象的实例,这时调用私有的构造函数来初始化对象,并将其赋值给
GlobalConfig
变量,如果不为
nil
,则返回已经创建的
GlobalConfig
对象。通过
GlobalConfig
的静态变量,就可以保证对象的实例始终只有
一个(注意的是:GlobalConfig
对象需要声明在
Implementation
部分,而不要声明在单元
Interface
部分,这样变量对单元外
的用户是不可见的,这样可以保护变量不会被用户误修改)。
此外,用户可能会在使用完对象后,将其释放,在
Delphi
中,一个对象被释放后,它的实例对应的变量并不会自动设定为
nil
,如果之后用户再次调用GetInstance
获得全局对象时,虽然对象已经被销毁了,但是
Assigned(GlobalConfig)
仍然返回为真,
那么GetInstance
就返回一个错误的指针,导致
AV
错误。为了避免这种情况,可以重载
FreeInstance
方法,该方法在对象被释
放时总是会被调用的,在FreeInstance
方法中释放对象后将
GlobalConfig
重新设定为
nil
就可以了。
VCL
中的单例
在
VCL
中也有很多的单例,比如剪贴板类
TClipboard
类,在
Clipbrd.pas
单元中提供了类似于上面的实例控制技术,不过它是
通过函数Clipboard
来返回剪贴板的唯一实例的,
function Clipboard: TClipboard;
begin
if FClipboard = nil then
FClipboard := TClipboard.Create;
Result := FClipboard;
end;
同样的,它也在类的析构函数中将静态变量设定为
nil
destructor TClipboard.Destroy;
begin
if (FClipboard = Self) then
FClipboard := nil;
inherited Destroy;
end;
不过同前面的重载
NewInstance
的方法相比,
VCL
中方法缺陷就是不能防止用户多次创建用户的实例,下面代码分别
调用TClipboard
类和
TSingleConfig
类的
Create
方法两次,然后比较两次调用后获得的实例的内存地址,判断类是
被创建了几次:
procedure TForm1.btn1Click(Sender: TObject);
var
P1:Pointer;
P2:Pointer;
begin
P1:=TClipboard.Create();
P2:=Clipboard;
ShowMessage(IntToStr(Integer(p1)));
ShowMessage(IntToStr(Integer(p2)));
end;
procedure TForm1.btn2Click(Sender: TObject);
var
P1:Pointer;
P2:Pointer;
begin
P1:=TSingleConfig.Create();
P2:=TSingleConfig.Create();
ShowMessage(IntToStr(Integer(p1)));
ShowMessage(IntToStr(Integer(p2)));
end;
从运行结果可以知道
TClipboard
类的构造函数两次调用后返回的地址不同,而
TSingleConfig
返回的地址则相同。
可以看出重载NewInstance
的方法更加严谨,不及出错。