Design Pattern: Registry of Singleton 模式

一句话概括：您可以使用父类别来统一管理多个继承的子类别之Singleton实例，您可以在需要的时候再向父类别注册子类 Singleton，必要时随时调整传回的子类别Singleton。

考虑使用 Singleton 模式 时拥有子类别的问题，在Singleton模式中的getInstance()通常是一个静态方法，不能在子类别中重新定义它，关于子类别实例的产生交由getInstance()来进行是最好的选择，例如：

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton() {
        // ....
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            // getEnv表示系统环境变数
            String style = getEnv("style"); 

            if (style.equals("child1"))
                instance = new ChildSingleton1();
            else if (style.equals("child2r"))
                instance = new ChildSingleton2();
            else
                instance = new Singleton();
        }

        return _instance;
    }

    // ....
}

上面这个程式片段改写自 Gof 书中关于Singleton的例子，并用Java实现；在书中指出，这个例子的缺点是每增加一个子类别，getInstance()就必须重新修改，这个问题在Java中可以使用Reflection机制来解决：

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton() {
        // ....
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            // getEnv表示环境变数
            String style = getEnv("style");

            try {
                instance = (Singleton)
                          Class.forName(style).newInstance();
            }
            catch(Exception e) {
                System.out.println(
                   "Sorry! No such class defined!");
            }
        }

        return instance;
    }

    // ....
}

上面的方式使用了Java的Reflection机制，并透过环境变数设定要产生的子类Singleton，如果不使用Reflection的话，Gof 书中提出的改进方法是使用Registry of Singleton方法：

import java.util.*;

public class Singleton {
    // 注册表，用于注册子类别物件
    private static Map registry = new HashMap(); 
    private static Singleton instance;

    public static void register(
                 String name, Singleton singleton) {
        registry.put(name, singleton);
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            // getEnv表示取得环境变数
            String style = getEnv("style");
            instance = lookup(style);
        }

        return instance;
    }

    protected static Singleton lookup(String name) {
        return (Singleton) registry.get(name);
    }
}

在Gof书中使用List来实现注册表，而在这边使用HasMap类别来实现，它是由Java SE所提供的；在父类别中提供一个register() 以注册Singleton的子类别所产生之实例，而注册的时机可以放在子类别的建构方法中加以实现，例如：

public class ChildSingleton1 extends Singleton {
    public ChildSingleton1() {
        // ....
        // 注册子类别物件
        register(getClass().getName(), this);  
    }
}

若要利用Singleton，则先使用这个子类别产生物件，这会向父类别注册物件，之后透过Singleton父类别来取得物件：

// 必须先启始这段注册程序
// 产生并注册ChildSingleton1物件
new ChildSingleton1();
// 产生并注册ChildSingleton2物件
new ChildSingleton2();

// 注册完成，可以使用父类别来取得子类的Singleton
// 至于取回何哪一个，视您的环境变数设置决定
Singleton childSingleton = Singleton.getInstance();

这种方式的缺点是您必须在程式中启始一段程序，先向父类别注册子类的Singleton，之后才能透过父类别来取得指定的子类别Singleton实例， 好处是可以适用于没有Reflection机制的语言，如果您想要改变Singleton父类传回的子类Singleton，可以在上面的 Singleton类别中加入一个reset()方法，将instance设定为null，然后重新设定环境变数，之后再利用 Singleton父类的getInstance()方法重新取得注册表中的其它子类。
事实上Registry of Singleton的真正优点正在于此，您可以使用父类别来统一管理多个继承的子类别之Singleton实例，您可以在需要的时候再向父类别注册子类 Singleton，必要时随时调整传回的子类别Singleton。