敏捷软件开发 - 原则、模式与实践 —— 设计模式（四）SINGLETON模式和MONOSTATE模式

本文为敏捷软件开发 - 原则、模式与实践系列的一部分。

本文对应原书第16章

介绍

本节讲述了两个强制对象单一性的模式。这两个模式有着非常不同的“代价/收益”权衡。在大多数情况下，它们的实时代价远低于它们的表达力带来的收益。

SINGLETON模式

public class Singleton {  
    private static Singleton theInstance = null;  
    private Singleton() {}

    public static Singleton Instance()  {
        if (theInstance == null)        
            theInstance = new Singleton();      
        return theInstance;    
    }  
}

上面是一个典型的有点瑕疵的SINGLETON实现

SINGLETON模式的好处

跨平台：使用合适的中间件（例如，RMI），可以把SINGLETON模式扩展为跨多个JVM和多个计算机工作。
适用于任何类：只需把一个类的构造函数变成私有的，并且在其中增加相应的静态函数和变量，就可以把这个类变为SINGLETON。
可以透过派生创建：给定一个类，可以创建它的一个SINGLETON子类。
延迟求值：如果SINGLETON从未使用过，那么就不会创建它。

SINGLETON模式的代价

摧毁方法未定义：没有好的办法去摧毁一个SINGLETON，或者解除其职责。
不能继承：从SINGLETON类派生出来的类并不是SINGLETON。如果要使其成为SINGLETON，必须要增加所需的静态函数和变量。
效率问题：每次调用Instance方法都会执行if语句。就大多数调用而言，if语句是多余的。
不透明性：SINGLETON的使用者知道它们正在使用一个SINGLETON，因为它们必须要调用Instance方法。

MONOSTATE模式

public class Monostate {  
    private static int itsX;
    public Monostate() {}

    public void setX(int x) {
        itsX = x;
    }

    public int getX() {
        return itsX;
    }
}

MONOSTATE模式的好处

透明性：使用MONOSTATE对象和使用常规对象没有什么区别。使用者不需要知道对象是MONOSTATE。
可派生性：MONOSTATE的派生类都是MONOSTATE。事实上，MONOSTATE的所有派生类都是同一个MONOSTATE的一部分。它们共享相同的静态变量。
多态性：由于MONOSTATE的方法不是静态的，所以可以在派生类中覆写它们。因此，不同的派生类可以基于同样的静态变量表现出不同的行为。

MONOSTATE模式的代价

不可转换性：不能透过派生将常规类转换为MONOSTATE类。
效率问题：因为MONOSTATE是真正的对象，所以会导致许多的创建和摧毁开销。
内存占用：即使从未使用MONOSTATE，它的变量也要占据内存空间。
平台局限性：MONOSTATE不能跨多个JVM或者多个平台工作。

结论

常常会有必要强制要求某个特定对象只能具有单一实例。本章展示了两种非常不同的技术。SINGLETON模式使用私有构造函数，一个静态变量，以及一个静态方法对实例化进行控制和限制。MONOSTATE模式只是简单地把对象的所有变量变成静态的。

如果希望透过派生去约束一个现存类，并且不介意它的所有调用者都必须要调用instance()方法来获取访问权，那么SINGLETON是合适的。如果希望类的单一性本质对使用者透明，或者希望使用单一对象的多态派生类，那么MONOSTATE是最适合的。

完整内容请查看敏捷软件开发 - 原则、模式与实践系列