Gof/Singleton

• 클래스가 정확히 오직 하나의 인스턴스만이 존재해야 할 때. 그리고 잘 알려진 엑세스 방법으로 어디서든지 접근 할 수 있어야 한다.
  
• 단일 인스턴스가 서브클래싱에 의해 확장가능해야 할 경우. 그러면 클라이언트는 그들의 코드 수정없이 확장된 인스턴스를 사용할 수 있어야 한다.
  

• Singleton
  
  • Instance operation (클래스의 메소드)을 정의한다. Instance 는 클라이언트에게 해당 Singleton의 유일한 인스턴스를 접근할 수 있도록 해준다.
    
  • Singleton 자신의 유일한 인스턴스를 생성하는 책임을 가진다.
    

• 클라이언트는 오직 Singleton의 Instance operation으로만 Singleton 인스턴스에 접근할 수 있다.
  
  

1. 클래스에 대한 접근이 오직 하나의 인스턴스에게로 제한된다. Singleton 클래스는 자기 자신의 단일 인스턴스를 캡슐화하기 때문에, 클라이언트가 언제, 어떻게 접근하던지 그 접근이 엄격하게 제어된다.
   
2. namespace를 줄인다. SingletonPattern은 global variable을 줄임으로서 global variable로 인한 namespace의 낭비를 줄인다.
   
3. 명령어와 표현을 확장시킬 수 있다. Singleton class는 subclass될 수 있고, 이 확장된 클래스의 인스턴스를 가지고 어플리케이션을 설정하는 것은 쉽다. run-time중에 필요한 경우에도 가능하다.
   
4. 여러개의 인스턴스를 허용한다. 프로그래머의 마음에 따라 쉽게 Singleton class의 인스턴스를 하나이상을 둘 수도 있도록 할 수 있다. 게다가 어플리케이션이 사용하는 인스턴스들을 제어하기 위해 동일한 접근방법을 취할 수 있다. 단지 Singleton 인스턴스에 접근하는 것을 보장하는 operation만 수정하면 된다.
   
5. class operation 보다 더 유연하다. 패키지에서 Singleton의 기능을 수행하기위한 또다른 방법은 class operation들을 사용하는 것이다. (C++에서의 static 함수나 Smalltalk에서의 class method 등등) 하지만, 이러한 언어적인 테크닉들은 여러개의 인스턴스를 허용하는 디자인으로 바꾸기 힘들어진다. 게다가 C++에서의 static method는 virtual이 될 수 없으므로, subclass들이 override 할 수 없다.
   
   

~cpp 
class Singleton {
public:
	static Singleton* Instance ();
protected:
	Singleton ();
private:
	static Singleton* _instance;
};

~cpp 
Singleton* Singleton::_instance = 0;

Singleton* Singleton::Instance () {
	if (_instance == 0) {
		_instance = new Singleton;
	}
	return _instance;
}

• (a) static 객체의 유일한 인스턴스가 선언되어질 것이라고 보장할 수 없다.
  
• (b) 모든 singleton들이 static initialization time 대 인스턴스되기 위한 충분한 정보를 가지고 있지 않을수도 있다. singleton은 프로그램이 실행될 때 그러한 정보를 얻을 수 있다.
  
• (c) C++ 은 global 객체의 생성자가 translation unit를 통하면서 호출될때의 순서를 정의하지 않는다ES90. 이러한 사실은 singleton 들 간에는 어떠한 의존성도 존재할 수 없음을 의미한다. 만일 그럴 수 있다면, 에러를 피할 수 없다.
  

~cpp 
new
	self error:	'cannot create new object'

default
	SoleInstance isNil ifTrue:  [SoleInstance := super new].
	^ SoleInstance

~cpp 
class Singleton {
public:
	static void Register (const char* name, Singleton*);
	static Singleton* Instance ();
protected:
	static Singleton* Lookup (const char* name);
private:
	static Singleton* _instance;
	static List<NameSingletonPair>* _registry;
};

~cpp 
Singleton* Singleton::Instance () {
	if (_instance == 0) {
		const char* singletonName = getenv("SINGLETON");
		// user or environment supplies this at startup

		_instance = Lookup (singletonName);
		// Lookup returns 0 if there's no such singleton
	}
	return _instance;
}

~cpp 
MySingleton::MySingleton () {
	// ...
	Singleton::Register ("MySingleton", this);
}

~cpp 
static MySingleton theSingleton;

~cpp 
MazeFactory* MazeFactory::_instance = 0;

MazeFactory* MazeFactory::Instance () {
	if (_instance == 0) {
		_instance = new MazeFactory;
	}

	return _instance;
}

~cpp 
MazeFactory* MazeFactory::Instance () {
	if (_instance == 0) {
		const char* mazeStyle = getenv ("MAZESTYLE");

		if (strcmp (mazeStyle, "bombed") == 0) {
			_instance = new BombedMazeFactory;

		} else if (strcmp (mazeStyle, "enchanted") == 0) {
			_instance = new EnchantedMazeFactory;
		

		// ... other possible subclasses

		} else {		// default
			_instance = new MazeFactory;
		}
	}

	return _instance;
}

• 제가 테스트 용으로 n-class singleton을 구현하려 합니다. 그런데 다음과 같은 문제가 발생하는데 어떻게 해결해야 될까요?
  

~cpp 
----- CNSingleton.h ------

#include <afxtempl.h>

class CNSingleton : public CObject  
{
public:
         class CSingletonList; //  C2248 해결
         friend CSingletonList; //  C2248 해결 
	static CNSingleton* Instance();

private:
	CNSingleton();	
	virtual ~CNSingleton();

	////////////////////////////////////////////
	// inner class
	static class CSingletonList : public CObject
	{
	public:
		CSingletonList() throw();
		virtual ~CSingletonList() throw();

		CNSingleton* Next();

	private:
		void Init();
		void Destory();

		int m_Count;
		int m_Index;
		CList <CNSingleton*, CNSingleton*>* m_ContainerOfSingleton;
	};

	static CSingletonList* m_Instances;
};

----- CNSingleton.cpp ------

#include "stdafx.h"
#include "NSingleton.h"

#ifdef _DEBUG
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[]=__FILE__;
#define new DEBUG_NEW
#endif

//////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Construction/Destruction
//////////////////////////////////////////////////////////////////////

CNSingleton::CSingletonList::CSingletonList() throw()
{
	Init();
}

CNSingleton::CSingletonList::~CSingletonList() throw()
{
	Destory();
	delete m_ContainerOfSingleton;
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 객체 초기화
void CNSingleton::CSingletonList::Init()
{
	m_Index = 0;
	m_Count = 3;//임시
	m_ContainerOfSingleton = new CList <CNSingleton*, CNSingleton*>;
	for (int i = 0; i < m_Count; i++)
	{
		m_ContainerOfSingleton->AddTail(new CNSingleton());
	}
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 객체 destory
void CNSingleton::CSingletonList::Destory()
{
	POSITION position = m_ContainerOfSingleton->GetHeadPosition();
	while(position)
	{
		delete m_ContainerOfSingleton->GetAt(position);
		m_ContainerOfSingleton->GetNext(position);
	}

	m_ContainerOfSingleton->RemoveAll();
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// index에 해당하는 CNSingleton를 Container에서 찾아 반환 
CNSingleton* CNSingleton::CSingletonList::Next()
{
	if (m_Index == m_ContainerOfSingleton->GetCount())
		m_Index = 0;

	POSITION position = m_ContainerOfSingleton->FindIndex(m_Index);
	m_Index++;

	return m_ContainerOfSingleton->GetAt(position);
}



//////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Construction/Destruction
//////////////////////////////////////////////////////////////////////

CNSingleton::CSingletonList* CNSingleton::m_Instances = NULL;
CNSingleton::CNSingleton()
{
	m_Instances = new CSingletonList();
}

CNSingleton::~CNSingleton()
{
	delete m_Instances;
}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// n-th instance를 얻어온다.
CNSingleton* CNSingleton::Instance()
{
	return m_Instances->Next();
}

~cpp 
         class CSingletonList; //  C2248 해결
         friend CSingletonList; //  C2248 해결