Delphi單例模式(singleton)

 

所謂單例就是系統中只能存在某個類的一個執行個體，在現實中只能存在一個執行個體的對象是很常見的，比如系統設定物件只能有一個，

比如一個用戶端同伺服器的TCP/IP串連經常只允許有一個串連等等。下面是一個單例模式的UML圖:

單例模式的實現

 

那麼如何保證在系統中每時每刻只有一個類的執行個體存在呢，這可以通過靜態變數來實現，在調用GetInstance時判斷靜態變數是否為nil，
如果為nil表示系統中沒有類的執行個體，則構造對象，同時將類執行個體賦值給靜態變數，如果不為nil，則直接返回靜態變數對應的類的執行個體。
Java或者C++中，類中的變數可以修飾為Static表示該變數不依賴於類的執行個體而單獨存在，在Delphi中沒有類似的關鍵字，所以只能是
定義一個單元的私人變數來實現對類執行個體的引用計數。

 

同時，另外在Java中為了防止使用者使用類的建構函式來建立多個類的執行個體，需要將建構函式的存取屬性改為private，但是在Delphi中，
編譯器對建構函式的保護層級進行了特殊的處理，即便將Contructor方法設定為private存取許可權，編譯器仍然會將Contructor的保護級
別修正為public，因此將調整建構函式的保護層級防止多例的產生在Delphi中是行不通的。幸好TObject基類中定義了NewInstance方法，
這個方式是一個類方法，通過編譯器魔法系統在每次構造對象時都會調用這個類方法，那麼通過重載這個靜態方法，就可以實現對建構函式的控制了。

 

下面就是一個單例的配置類示意代碼：

 

 
TSingleConfig=class(TObject)

  private

    FConfigPath:
string;

    procedure
SetConfigPath(const Value: string);

  public

    class function
GetInstance():TSingleConfig;

   
//系統配置路徑

    property
ConfigPath:string read FConfigPath write SetConfigPath;

   
//...省略

    class function
NewInstance: TObject; override;   

    procedure
FreeInstance;override;

  end;

 

implementation

 

var

 
GlobalConfig:TSingleConfig=nil;//單元內私人的靜態設定物件變數

 

{ 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;

 

在靜態類方法GetInstance中，通過對靜態變數GlobalConfig對應的對象進行判斷來首先判斷GlobalConfig變數是否為nil
，如果為nil，則表明系統中還沒有初始化對象的執行個體，這時調用私人的建構函式來初始化對象，並將其賦值給GlobalConfig
變數，如果不為nil，則返回已經建立的GlobalConfig對象。通過GlobalConfig的靜態變數，就可以保證對象的執行個體始終只有
一個（注意的是：GlobalConfig對象需要聲明在Implementation部分，而不要聲明在單元Interface部分，這樣變數對單元外
的使用者是不可見的，這樣可以保護變數不會被使用者誤修改）。

 

此外，使用者可能會在使用完對象後，將其釋放，在Delphi中，一個對象被釋放後，它的執行個體對應的變數並不會自動設定為nil
，如果之後使用者再次調用GetInstance獲得全域對象時，雖然對象已經被銷毀了，但是Assigned(GlobalConfig)仍然返回為真，
那麼GetInstance就返回一個錯誤的指標，導致AV錯誤。為了避免這種情況，可以重載FreeInstance方法，該方法在對象被釋
放時總是會被調用的，在FreeInstance方法中釋放對象後將GlobalConfig重新設定為nil就可以了。

 

VCL中的單例

 

在VCL中也有很多的單例，比如剪貼簿類TClipboard類，在Clipbrd.pas單元中提供了類似於上面的執行個體控制技術，不過它是
通過函數Clipboard來返回剪貼簿的唯一執行個體的，

function Clipboard:
TClipboard;

begin

  if FClipboard = nil then

    FClipboard := TClipboard.Create;

  Result := FClipboard;

end;

 

同樣的，它也在類的解構函式中將靜態變數設定為nil

 

destructor TClipboard.Destroy;

begin

  if (FClipboard = Self) then

    FClipboard := nil;

  inherited Destroy;

end;

 

不過同前面的重載NewInstance的方法相比，VCL中方法缺陷就是不能防止使用者多次建立使用者的執行個體，下面代碼分別
調用TClipboard類和TSingleConfig類的Create方法兩次，然後比較兩次調用後獲得的執行個體的記憶體位址，判斷類是
被建立了幾次:

 

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;

從運行結果可以知道TClipboard類的建構函式兩次調用後返回的地址不同，而TSingleConfig返回的地址則相同。
可以看出重載NewInstance的方法更加嚴謹，不及出錯。

轉自：http://delphi.sharpplus.com/Delphi/singleton.htm