Мультитон (шаблон проєктування)

В розробці програмного забезпечення, шаблон проєктування мультитон або пул одинаків схожий на шаблон одинак, який дозволяє створювати лише один екземпляр об’єкта, але розширює його можливістю впорядковувати декілька екземплярів у вигляді іменованих пар ім'я-значення.

UML діаграма для мультитону

Замість того, щоб забезпечувати наявність лише одного об'єкта в програмі, мультитон гарантує існування лише одного входження з відповідним ключем.

Застосування

Мультитон можна використовувати в випадку, коли необхідно забезпечити доступ до конкретного набору даних із різних місць програми. Інший випадок - взаємодія з апаратним обладнанням через екземпляри одного і того самого класу. Наприклад, обмін даними з мережею контролерів, опитування серверів або робочих станцій в мережі. Всі ці приклади об'єднує одне: кількість екземплярів може бути обмежена (і навіть повинна бути обмежена) і вони глобальні для всієї програми.

Даний шаблон можна розглядати навіть як об'єднання ідеї шаблону одинака і пулу об'єктів. Виходячи з цього можна визначити його властивості:

• Шаблон можна застосовувати як із заздалегідь визначеним списком екземплярів, так і створеним динамічно.
• Якщо список фіксований, то можливо створити всі екземпляри при старті програми або при зверненні до будь-якого з них.
• Можливо два варіанти поведінки у відповідь на запит екземпляра з невідомим ідентифікатором: відмова або його створення.
• Недоліком шаблона, є можливість появи великої кількості залежних від нього частин програми. Однак, у випадку з одинаком, це можна вирішити шляхом використання методу впровадження залежностей.

Порівняння з іншими подібними шаблонами проєктування:

Мультитон	Шаблон одинак	Пул об'єктів
Створює і зберігає задану кількість екземплярів свого класу. Забезпечує їх ідентифікацію і доступність по всій програмі.	Створює єдиний екземпляр свого класу і забезпечує доступ до нього для всієї програми.	Створює і зберігає визначене число екземплярів заданого класу, але нічого не знає про їх суть.
Контролює кількість екземплярів	Гарантує існування одного екземпляра	Не обмежує створення інших екземплярів заданого класу поза шаблоном і нічого не знає про їх існування.

Приклади

C#

using System.Collections.Generic;
using System.Collections.Concurrent;

namespace MyApplication 
{
    public class Multiton<T> // generic multition.
    {
        private static readonly ConcurrentDictionary<object, T> _instances = new ConcurrentDictionary<object, T>();

        private Multiton() { }

        public static T GetInstance(object key) 
        {
            return _instances.GetOrAdd(key, (k) => new Multiton());
        }
    }
}

C++

Реалізація взята з StackOverflow [Архівовано 27 серпня 2014 у Wayback Machine.]

#ifndef MULTITON_H
#define MULTITON_H

#include <map>
#include <string>

template <typename T, typename Key = std::string>
class Multiton
{
public:
    static void destroy()
    {
        for (typename std::map<Key, T*>::const_iterator it = instances.begin(); it != instances.end(); ++it)
            delete (*it).second;
        instances.clear();
    }

    static T* getPtr(const Key& key) {
        typename std::map<Key, T*>::const_iterator it = instances.find(key);

        if (it != instances.end()) {
            return (T*)(it->second);
        }

        T* instance = new T();
        instances[key] = instance;
        return instance;
    }

    static T& getRef(const Key& key) {
        return *getPtr(key);
    }

protected:
    Multiton() {}
    ~Multiton() {}

private:
    Multiton(const Multiton&) {}
    Multiton& operator= (const Multiton&) { return *this; }

    static std::map<Key, T*> instances;
};

template <typename T, typename Key>
std::map<Key, T*> Multiton<T, Key>::instances;

#endif

// приклад використання
class Foo : public Multiton<Foo> {};
Foo& foo1 = Foo::getRef("foobar");
Foo* foo2 = Foo::getPtr("foobar");
Foo::destroy();

Література

Алан Шаллоуей, Джеймс Р. Тротт. Шаблоны проектирования. Новый подход к объектно-ориентированному анализу и проектированию = Design Patterns Explained: A New Perspective on Object-Oriented Design. — М. : «Вильямс», 2002. — 288 с. — ISBN 0-201-71594-5.