LVOOP之单例模式

      单例模式：保证类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

      前面讨论过类的原型模式，这说明使用类的一大优势是类是可以创建多个实例，而且彼此之间是相互隔离的，互相之间并不影响。今天讨论的是相反的情况，即类的单一实例问题。

      EXE文件、VI都存在单一实例的问题，比如 我们在操作一个硬件时，一般不允许多个执行文件同时操作，这就要求该EXE 文件不能启动两次，VI 也是如此。默认的VI 设置是不可重入的，不可重入VI本身就保证了该VI 必须运行完毕后，下一次调用才能执行，所以常规VI是单一实例的。可重入VI恰恰相反，可以同时运行VI的多个实例，类也是如此，个别情况下，只允许单个实例，这就是所说的单例模式。

      单例模式有两个重要的特点：

一、只能创建唯一的一个实例。
二、必须提供一个基于全局的访问方法，在任何场合都可以随意调用这个实例。

      我们自然会想到能否用LV内置的全局变量解决这个问题，如果把类的实例存储在全局变量中，这解决了全局访问点的问题，任何场合都可以调用这个实例。但是， 这种方法有两个重大的缺陷，一是全局变量的竞争问题，更为重要的他无法满足只能创建唯一一个实例的要求。通过全局变量，并不能防止其他地方创建这个类的实 例。

      常规的面向对象编程语言是这样解决的。

      在类的定义中, 定义一个本身类的引用，该引用为静态变量，VB.NET 称作共享型变量，在所有类的实例中共享。LVOOP 中，我们在类中也可以定义这样的共享变量。在LV的类中，如果定义一个全局变量作为类的数据成员，这实际上限定了这个全局变量的作用范围仅限于类中。

      构造函数为私有函数，这意味着无法在外部直接创建类的实例。提供了一个静态（共享）方法，通过它返回唯一的实例。如果尚未创建实例，则创建之，如果已经创建，则返回这个类的实例。

      类的引用（指针）作为类的数据成员，这是一般面向对象编程语言都支持的，事实上即使面向过程的C语言中，结构类型虽然不允许把结构本身所为成员，但是支持结构指针作为结构的成员，由此导致了链表等重要的数据结构。

      在类本身检查是否是唯一实例无疑是最为合适的，因为这非常有利于数据封装，不需要外部参与，但是LVOOP是值传递的，是无法在类中定义类本身的引用作为数据成员的，因此无法直接在类中实现单例模式。
     
       LV 的例程中，提供了一个单例模式的例子，下面我们分析一下它实现的过程。

      如上所述，我们无法在类本身实现单例模式，所以只能通过再次封装这个类实现。在Singleton.lvlib库中建立一个一个类，它的库属性为私有。注意上图中，如果通过快捷菜单设置为私有访问范围，则显示一个暗红色的钥匙，表示这是库中的私有数据。这样就不保证了外部无法直接访问这个类，自然也就无法 直接建立类的实例了， 这实际上对外隐藏了类的存在。

      由于单例模式要求任意时刻只能有唯一一个类的实例存在，并且全局都可以访问，我们自然应该想到用LV2 函数变量存储这个类的实例，这样就可以保证访问是全局的，而且实例是唯一的，因为无法在外部访问类，所以自然不会有其它地方能够实例化这个类。

      Get Queue.VI就是一个典型的LV2 型全局变量，程序框图如下图所示。

      在首次调用Get Queue.vi或者队列为空的时候，建立一个类的实例。使用之包含一个元素的队列，是LV 常用的传引用的方法，而不是直接传值，这个方法我在之前的文章中提及过。如果不是首次调用，则直接返回队列引用。

      我们注意到该LV2全局变量也设置为库私有的，所以库的外部是不允许直接使用的。上面我们解决了单例模式中的唯一实例化问题，下面要解决的是如何全局访问的问题，当然如果该VI设置为公共，是可以直接进行全局访问的。

      该例子中建立两个公有VI，分别是Check In Vi 和Check Out VI,作为外部访问接口。

      在Check Out VI 中取出类的单一实例，由于存储类的应用的对列为单一元素，因此多个Check Out 同时操作时，同一时刻只能有一个能够获取类的实例，这样就保证了可以多处访问，访问是全局的，但是唯一实例是共享的。

      取出类实例后，进行相应操作后，完成时必须重新把类实例再次写入队列，这就是Check In.vi实现的功能，写入队列后，由于队列中已经存在一个元素，因此其他Check Out 可以获取类的实例。程序框图如下所示：

      由于是LV 本身提供的例子，这里就不过多地描述了，上面主要是解释一下单例模式实现的思想。