Int main()
{
InfantryFactory* infantry_factory = new InfantryFactory;
ArchersFactory* archers_factory = new ArchersFactory ;
CavalryFactory* cavalry_factory = new CavalryFactory ;
vector<Warrior*> v;
v.push_back( infantry_factory->createWarrior());
v.push_back( archers_factory->createWarrior());
v.push_back( cavalry_factory->createWarrior());
for(int i=0; i<v.size(); i++)
v[i]->info();
// ...
}
Классический вариант паттерна Factory Method использует идею полиморфной фабрики. Специально выделенный для создания объектов полиморфный базовый класс Factory объявляет интерфейс фабричного метода createWarrior(), а производные классы его реализуют.
Представленный вариант паттерна Factory Method является наиболее распространенным, но не единственным. Возможны следующие вариации:
Класс Factory имеет реализацию фабричного метода createWarrior() по умолчанию.
Фабричный метод createWarrior() класса Factory параметризирован типом создаваемого объекта (как и у представленного ранее, простого варианта Factory Method) и имеет реализацию по умолчанию. В этом случае, производные от Factory классы необходимы лишь для того, чтобы определить нестандартное поведение createWarrior().
Достоинства паттерна Factory Method
Создает объекты разных типов, позволяя системе оставаться независимой как от самого процесса создания, так и от типов создаваемых объектов.
Недостатки паттерна Factory Method
В случае классического варианта паттерна даже для порождения единственного объекта необходимо создавать соответствующую фабрику
Родственные паттерны
Абстрактная фабрика часто реализуется с помощью фабричных методов.
Паттерн фабричный метод часто вызывается внутри шаблонных методов.
5.4.2. Паттерн Одиночка (Singleton) - уровень объекта
Название и классификация паттерна
Одиночка - паттерн, порождающий объекты.
Назначение
Гарантирует, что у класса есть только один экземпляр, и предоставляет к нему глобальную точку доступа. В системе может быть много принтеров, но возможен лишь один спулер. Должны быть только одна файловая система и единственный оконный менеджер. В таких случаях необходимо уметь создавать единственный экземпляр некоторого типа, предоставлять к нему доступ извне и запрещать создание нескольких экземпляров того же типа. Паттерн Singleton предоставляет такие возможности.
Как гарантировать, что у класса есть единственный экземпляр и что этот экземпляр легко доступен? Глобальная переменная дает доступ к объекту, но не запрещает инстанцировать класс в нескольких экземплярах.
Наиболее удачным будет решение, когда сам класс сам сможет контролировать то, что у него есть только один экземпляр, может запретить создание дополнительных экземпляров, перехватывая запросы на создание новых объектов, и он же способен предоставить доступ к своему экземпляру. Это и есть назначение паттерна одиночка.
Применимость
Используйте паттерн одиночка, когда:
- должен быть ровно один экземпляр некоторого класса, легко доступный всем клиентам;
- единственный экземпляр должен расширяться путем порождения подклассов, а клиенты должны иметь возможность работать с расширенным экземпляром без модификации своего кода.
Описание паттерна Singleton
Архитектура паттерна Singleton основана на идее использования глобальной переменной, имеющей следующие важные свойства:
Такая переменная доступна всегда. Время жизни глобальной переменной - от запуска программы до ее завершения.
Предоставляет глобальный доступ, то есть, такая переменная может быть доступна из любой части программы;
Объявляем только закрытый конструктор, чтобы запретить создание экземпляров извне;
В закрытом поле размещаем единственный экземпляр класса;
Предоставляем доступ к нему через свойство, открытое только для чтения;
Клиентский код использует это свойство для получения общего экземпляра класса.
Однако, использовать глобальную переменную некоторого типа непосредственно невозможно, так как существует проблема обеспечения единственности экземпляра, а именно, возможно создание нескольких переменных того же самого типа (например, стековых).
Для решения этой проблемы паттерн Singleton возлагает контроль над созданием единственного объекта на сам класс. Доступ к этому объекту осуществляется через статическую функцию-член класса, которая возвращает указатель или ссылку на него. Этот объект будет создан только при первом обращении к методу, а все последующие вызовы просто возвращают его адрес. Для обеспечения уникальности объекта, конструкторы и оператор присваивания объявляются закрытыми.
Структура
Рисунок 34. UML-диаграмма классов паттерна Singleton
Участники
Singleton - одиночка:
- определяет операцию Instance, которая позволяет клиентам получать доступ к единственному экземпляру. Instance - это метод класса и статическая функция-член в C++;
- может нести ответственность за создание собственного уникального экземпляра.
Отношения
Клиенты получают доступ к экземпляру класса Singleton только через его операцию Instance.
Результаты
У паттерна одиночка есть определенные достоинства:
- контролируемый доступ к единственному экземпляру. Поскольку класс Singleton инкапсулирует свой единственный экземпляр, он полностью контролирует то, как и когда клиенты получают доступ к нему;
- уменьшение числа имен. Паттерн одиночка - шаг вперед по сравнению с глобальными переменными. Он позволяет избежать засорения пространства имен глобальными переменными, в которых хранятся уникальные экземпляры;
- допускает уточнение операций и представления. От класса Singleton можно порождать подклассы, а приложение легко сконфигурировать экземпляром расширенного класса. Можно конкретизировать приложение экземпляром того класса, который необходим во время выполнения;
- допускает переменное число экземпляров. Паттерн позволяет легко изменить свое решение и разрешить появление более одного экземпляра класса Singleton. Вы можете применять один и тот же подход для управления числом экземпляров, используемых в приложении. Изменить нужно будет лишь операцию, дающую доступ к экземпляру класса Singleton.
Реализация
Паттерн одиночка устроен так, что тот единственный экземпляр, который имеется у класса, - самый обычный, но больше одного экземпляра создать не удастся. Чаще всего для этого прячут операцию, создающую экземпляры, за операцией класса (то есть за статической функцией-членом или методом класса), которая гарантирует создание не более одного экземпляра. Данная операция имеет доступ к переменной, где хранится уникальный экземпляр, и гарантирует инициализацию переменной этим экземпляром перед возвратом ее клиенту. При таком подходе можно не сомневаться, что одиночка будет создан и инициализирован перед первым использованием.
В C++ операция класса определяется с помощью статической функции-члена Instance класса Singleton. В этом классе есть также статическая переменная-член instance, которая содержит указатель на уникальный экземпляр.