Registry of Singleton 模式

考慮使用 Singleton 模式時擁有子類別的問題，在Singleton模式中的getInstance()通常是一個靜態方法，不能在子類別中重新定義它，關於子類別實例的產生交由getInstance()來進行是最好的選擇，例如：

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

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            // getEnv表示系統環境變數
            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;
    }

    // ....
}

上面這個程式片段改寫自 Gof 書中關於Singleton的例子，並用Java實現；在書中指出，這個例子的缺點是每增加一個子類別，getInstance()就必須重新修改，這個問題在Java中可以使用Reflection機制來解決：

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

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            // getEnv表示環境變數
            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機制，並透過環境變數設定要產生的子類Singleton，如果不使用Reflection的話，Gof 書中提出的改進方法是使用Registry of Singleton方法：

import java.util.*;

public class Singleton {
    // 註冊表，用於註冊子類別物件
    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表示取得環境變數
            String style = getEnv("style");
            instance = lookup(style);
        }

        return instance;
    }

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

在Gof書中使用List來實現註冊表，而在這邊使用HasMap類別來實現，它是由Java SE所提供的；在父類別中提供一個register() 以註冊Singleton的子類別所產生之實例，而註冊的時機可以放在子類別的建構方法中加以實現，例如：

public class ChildSingleton1 extends Singleton {
    public ChildSingleton1() {
        // ....
        // 註冊子類別物件
        register(getClass().getName(), this);
    }
}

若要利用Singleton，則先使用這個子類別產生物件，這會向父類別註冊物件，之後透過Singleton父類別來取得物件：

// 必須先啟始這段註冊程序
// 產生並註冊ChildSingleton1物件
new ChildSingleton1();
// 產生並註冊ChildSingleton2物件
new ChildSingleton2();

// 註冊完成，可以使用父類別來取得子類的Singleton
// 至於取回何哪一個，視您的環境變數設置決定
Singleton childSingleton = Singleton.getInstance();

這種方式的缺點是您必須在程式中啟始一段程序，先向父類別註冊子類的Singleton，之後才能透過父類別來取得指定的子類別Singleton實例，好處是可以適用於沒有Reflection機制的語言，如果您想要改變Singleton父類傳回的子類Singleton，可以在上面的 Singleton類別中加入一個reset()方法，將instance設定為null，然後重新設定環境變數，之後再利用 Singleton父類的getInstance()方法重新取得註冊表中的其它子類。

事實上Registry of Singleton的真正優點正在於此，您可以使用父類別來統一管理多個繼承的子類別之Singleton實例，您可以在需要的時候再向父類別註冊子類 Singleton，必要時隨時調整傳回的子類別Singleton。

From Gossip@caterpillar

Design Pattern: Registry of Singleton 模式