从自己实现Ruby单例模式揭秘Ruby模块内幕

缘起

整个故事要从某一天开始说起，那天，我看到一篇文章介绍了Ruby中实现单例模式的模块。Singleton模块，只要include  Singleton模块，就可以为一个Ruby类添加单例功能。

我颇为惊奇，于是查看Singleton.rb源码，洋洋洒洒几百行，看不懂。做技术的都知道，遇到不理解的东西我们总是想探究清楚，否则必茶不思饭不想，夜不能寐。

于是，我就想到CSDN论坛问问Ruby高人，不料Ruby论坛总是系统维护中这个状态，想到其他Ruby社区问问，但一想还是算了。我平常都不逛其他社区的。

于是，继续钻研，费了一晚上的时间，终有所获。虽然没有完全看懂Ruby核心库中的Singleton模块的源码，但自己也鼓捣出了一个Singleton模块出来。

并且对Ruby模块和Ruby语言的本质有了更深的认识。

使用模块类载入方法实现的单例模块！

源代码：

下面请大家直接看看我的简单版的Singleton模块的源代码。

单例模块，存在的意义就是在模块被载入类时，给类添加类方法和创建对象实例等

module   Singleton

这个方法在模块被载入类时调用，传入的参数是  类对象

def self.included(base)

这个操作把另一个模块直接添加到Class对象上。类对象上的方法就是类方法。

尽管模块中的方法是模块的实例方法。

base.extend(SingletonClass);

puts("Singleton  Include!");

创建类的实例，然后把类的new方法设为私有类方法，防止被调用

最后把类的实例存放到类的方法中。

myInstance=base.new();

base.private_class_method :new

# private_class_method :new

base.setClass(myInstance);

#createSingleton(base);

end

end

module  SingletonClass

这个模块附加上去的类方法，把类实例保存在模块的实例变量中。也就是目标类的类变量中。

def setClass(base)

puts("setClass");

@myClass=base;

return  @myClass;

end

单例方法，仅仅返回类的保护实例变量。

def instance()

puts("instance");

return  @myClass;

end

end

class Test

include Singleton;

#private_class_method :new

def say(val)

puts(val);

end

end

test=Test.instance();

test.say("sssssss");

#test=Test.new();  # fail

技术详解

上面展示的Singleton模块的源代码，虽然代码量不多，却使用了很多Ruby的高级技术。很有教学意义。当然，如果直接拿去使用也没有问题，虽然没有官方的Singleton模块功能强，却一样实现了单例模式。

通过模块怎样给类添加类方法

Singleton模块的功能是，目标类通过

include Singleton;

这一行代码，可以给自己的类添加一个类方法instance().

我们一般使用Module，是给Module定义一些实例方法，然后这些方法就会成为目标类的实例方法。

我们也可以给Module定义类方法。这些方法必须要通过

Module.方法名（）调用。

试验下来，我们发现，目标类上不能调用模块的方法。

那怎么才能实现通过Module给目标类添加类方法呢？

我们知道，Ruby中类是类，但其实类也是一个对象，一个特殊的对象。

Ruby的类对象就是Class类的实例。因此，对象具有的所有特征，类对象也都有。

Java，JS，C#都是如此的。

Ruby的类对象上的实例方法，不就是类的方法吗？

鉴于此，我们想到，只要在类对象上添加实例方法，那么我们就可以给类添加类方法。

而Ruby和JavaScript一样，都可以给对象而不是类型动态添加方法。这样就成了。

Ruby的类继承体系

ObjectClass

……

BaseClass

^

|

(SingletonClass)

^

|     各个include的Module

SomeClass

^

|

(SingletonClass)

^

|

someObj

上面就是Ruby的继承体系，独特而又精妙。

Ruby可以实现动态增删对象的成员，而不仅仅是动态增删类的成员。

另一种具备此种神功的就是JavaScript。但是，Ruby内部实现这些强大功能的内部机制和JavaScript的机制是截然不同的。

可谓殊途同归！

1,Ruby是单根结构的单继承体系的语言，它的根基类是Object类。所有的类最后都继承Object类，这和其他语言一样。Java，C#，JavaScript，SmallTalk等都是如此。

2，Ruby的类可以包括多个模块。通过

include ModuleName

即可达到此种目的，这种技术叫做混入Mixin。

通过这种技术，使单继承的Ruby达到了多继承的效果。

JavaScript也可以实现混入Mixin技术。这个我以后有时间再说。

在方法查找时，是先查找类本身定义的方法，然后再查找引入的模块中的方法。最后查找基类的方法。

3，Ruby不仅可以使用反射技术实现动态增删类型的成员，还可以动态增删对象的成员。

也就是说，Ruby类的各个实例，可以在运行时具备完全不同的数据结构和方法、行为特征！

这种强大的特性，JavaScript也具备。

现在让我们看看Ruby是怎样做到这一点的。

Ruby的每一个类实例，都有一个单独的特殊的类型，SingletonClass。

(SingletonClass)

^

|

someObj

注意，SingletonClass不是Singleton模块，不是用于实现单例模式的那个冬冬。

Ruby的一个特殊特征就是，一切都是类。JavaScript的哲学是一切都是对象。

既然任何对象都从属于一个唯一的类型，那么我们只要使用动态修改Ruby类的成员的技术修改这个SingletonClass的成员，就可以实现动态修改单个对象的成员了。

4，回到上面的Singleton模块的例子，为什么我们要讲Ruby动态修改单个对象的方法呢？因为我们要使用这种技术实现给Ruby的类增加类方法instance()。

再看上面的Ruby的继承图，我们看到Ruby的类，本身也是Class类型的一个实例。因此，任何类也都是有SingletonClass的。

因此，只要我们给类的SingletonClass增加实例方法instance，那么这个类就有了实例方法instance。这样，我们的类就有了类方法instance。

上面，我们正是利用了Ruby的这一特性，通过模块给目标类动态添加了类成员函数instance()。

5，模块的included方法。

module   Singleton

这个方法在模块被载入类时调用，传入的参数是  类对象

def self.included(base)

模块的included方法，会在模块被类include时执行，其参数就是目标类对象。这个方法就是我们通过模块类操作目标类的入口点。

1）给类的SingletonClass添加模块，从而给目标类添加instance()方法。

尽管模块中的方法是模块的实例方法。

base.extend(SingletonClass);

puts("Singleton  Include!");

2）创建类的实例，然后把类的new方法设为私有类方法，防止被调用

最后把类的实例存放到类的方法中。

myInstance=base.new();

base.private_class_method :new

现在，没有人能够再创建目标类的实例了！

3）保存我们的单例。

base.setClass(myInstance);

base.private_class_method : setClass

4）看看我们给目标类添加静态方法的模块。

module  SingletonClass

这个模块附加上去的类方法，把类实例保存在模块的实例变量中。也就是目标类的类变量中。

def setClass(base)

puts("setClass");

@myClass=base;

return  @myClass;

end

单例方法，仅仅返回类的保护实例变量。

def instance()

puts("instance");

return  @myClass;

end

OK！大功告成了！

下回也许我会再写一篇文章，比较一下同样NB的JavaScript和Ruby的优劣。