Шаблон проектирования Singleton

Апр 20, 2010 PHP, Программирование

Добрый вечер!

Сегодня хотелось бы “пролить свет” на такую особенность создания  крупных приложений, как Web направленности, так и оффлайн программ – как проектирование. Под проектированием системы понимается создание проекта программного обеспечения, на выходе мы должны иметь технический проект. Грамотное проектирование позволяет избежать многих проблем в будущем, связанных с расширением программы и доработками.

При проектировании программного обеспечения используют паттерны. Паттерн – это шаблон, т.е. готовое решение какой-либо задачи разработки ПО. При правильном подходе к проектированию и использованию шаблонов проектирования, мы получим мощный, гибкий, легко расширяемый и изменяемый программный код или продукт. Согласитесь это очень полезно, особенно тогда, когда проект разрастается до внушительных размеров.

Сегодня я попытаюсь рассказать о шаблоне проектирования Singleton.

Шаблон проектирования Singleton

Singleton – в переводе с английского – Одиночка. Основная цель данного шаблона проектирования – это возможность создания единственного объекта класса, именно это шаблон гарантирует. Данный шаблон проектирования, наверное, самый распространенный, так как может помогать решать достаточно большое количество задач в программировании.

Основными преимуществами использования данного шаблона, являются:

• контролируемый доступ к экземпляру класса;
• уменьшение числа глобальных переменных;
• возможность переменного числа экземпляров класса.

Реализация шаблона проектирования Singleton

Одиночка реализуется при помощи статической переменной класса, которую мы проверяем на существование, посмотрим на пример на языке программирования PHP 5:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23

<?php
class Singleton {
  // object instance
  private static $instance;
 
  private function __construct() {}
 
  private function __clone() {}
 
  public static function getInstance() {
    if (self::$instance === null) {
      self::$instance = new self;
    }
    return self::$instance;
  }
 
  public function doAction() {
    ...
  }
}
//Использование
Singleton::getInstance()->doAction();
?>

В данном примере, мы имеем закрытую статическую переменную instance, которая, либо равна значению Null, либо содержит наш объект. Почему именно статическая переменная? Мы используем именно статическую переменную, так как она для всех порожденных объектов будет равна.

Принцип действия прост мы вызываем статический метод getInstance(), в котором проверяем существует или нет объект класса self, если существует, то возвращаем его и производим над ним какие-либо действия (метод doAction()), либо создаем новый объект.

Для примера, приведу реализацию на языке программирования C++:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

template<typename T> class Singleton
 {
 
   public:
     static T& Instance()
     {
         static T theSingleInstance; // у класса T есть конструктор по умолчанию
         return theSingleInstance;
     }
 };
 
 class OnlyOne : public Singleton<OnlyOne>
 {
     //.. интерфейс класса
 };

В общем все тоже самое, только в синтаксисе языка C++.

Реальное применение шаблона проектирования Singleton

Реальное применение данного шаблона проектирования мы рассмотрим на примере задачи в области Web программирования, на языке PHP 5. При написании любых сайтов с применением PHP и баз данных, например MySQL, зачастую всегда необходимо следить за количеством подключений к той самой базе данных, чтобы сберечь ресурсы сервера. Именно для таких целей мы можем использовать данный шаблон.

Задача: позволить только одно подключение к базе данных. Реализация, как вы уже догадываетесь, на шаблоне проектирования Одиночка.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37

class MySQLConnect
{
  static $instances = 0;
  private $connection;
  private $select = '';
  private $hostname = '';
  private $username = '';
  private $password = '';
  // Конструктор класса
  public function __construct()
  {
      if(MySQLConnect::$instances == 0)
      {
        # Соединение
	    $this -> connection = @mysql_connect($this -> hostname, $this -> username, $this -> password) or die(mysql_error()."Ошибка #: ".mysql_errno());
	    # Выбираем таблицу
	    @mysql_select_db($this -> select);
	    #Делаем так чтобы MySQL 4 и выше принимал русские буквы
	    mysql_query("SET NAMES utf8_bin");
	    # Показываем что соединение установлено
	    MySQLConnect::$instances = 1;
	  }else{
	     $msg = "Соединение уже установленно!";
	     die($msg);
	  }
  }  
  // Закрыть соединение
  public function close()
  {
  	  MySQLConnect::$instances = 0;
	  if(isset($this -> connection))
	  {
	    @mysql_close($this -> connection);
		unset($this -> connection);  
	  }	  
  }
}

При использовании данного класса, мы сможем создать только один экземпляр класса MySQLConnect на странице, в случае попытки создать второй экземпляр, будет выведено сообщение “Соединение уже установленно!”.

Для того, чтобы и самому не следить сколько этих соединений уже создано на странице, достаточно переписать парочку строк:

1
2
3
4
5
6
7
8
9

//if(MySQLConnect::$instances == 0) - меняем на:
if(MySQLConnect::$instances === null)
 
//$this -> connection = @mysql_connect($this -> hostname, $this -> username, $this -> password) or //die(mysql_error()."Ошибка #: ".mysql_errno()); - меняем на:
MySQLConnect::$instances = @mysql_connect($this -> hostname, $this -> username, $this -> password) or //die(mysql_error()."Ошибка #: ".mysql_errno());
 
//$msg = "Соединение уже установленно!";
//die($msg); - меняем на:
return MySQLConnect::$instances;

Думаю принцип применения понятен. В WEB программировании случаи применения шаблона Singleton не ограничиваются только “слежкой” за соединением к базе данных. Надеюсь данная статья помогла разобраться с основами данного шаблона проектирования.

С уважением, Главный Лаборант.

_______________________________________________________________________________________
Интересный проект CMS для блога. Что уже сделано.

Советуем почитать:

• Введение в язык программирования Java (9)
• Работа -> трабл() или хитрый Битрикс (1)
• Усовершенствованный компонент 1С-Битрикс bitrix:menu (7)
• Проба пера -> RSA шифрование на Java (2)
• Своя форма добавления элемента в 1С-Битрикс (2)

Метки: PHP 5, Singleton, ООП, Паттерн, программирование, Проектирование, Шаблон проектирования