C++ 单列模式在touchGFX 中的应用

一）资源管理场景
1)图像资源管理：
在 TouchGFX 应用中，通常会有许多图像资源，如界面图标、背景图片等。使用单例模式创建一个图像资源管理器，可以确保这些图像资源在整个应用中被有效地管理。例如，一个游戏应用可能有多个关卡界面，每个关卡都有自己的背景图和一些道具图标。通过单例模式的图像资源管理器，可以在应用启动时统一加载这些图像，避免在每个关卡界面分别加载导致的内存占用过多和加载时间过长的问题。
这个单例的图像资源管理器可以维护一个图像资源的缓存。例如，当某个界面频繁切换显示和隐藏状态时，直接从缓存中获取图像数据，而不是每次都重新加载，从而提高了应用的响应速度。而且，由于是单例，所有界面都可以访问到这个统一的图像资源池，保证了图像资源使用的一致性。
2)字体资源管理：
对于字体资源，也可以采用类似的方式。不同的屏幕可能需要显示不同的文本内容，使用单例模式的字体资源管理器可以确保所有文本都使用相同的字体风格。例如，在一个新闻阅读应用中，无论是新闻标题还是正文内容，都可以从单例的字体资源管理器中获取字体进行显示。这样可以方便地对字体进行全局设置，如字体大小、颜色等，只需要在单例中修改相关参数，就可以使整个应用的文本显示风格统一变化。
二）屏幕管理和导航场景
1，屏幕切换控制器：
TouchGFX 应用通常由多个屏幕组成，屏幕之间的切换逻辑可以通过单例模式进行管理。单例的屏幕切换控制器可以记录当前屏幕的状态、历史屏幕信息等。例如，在一个具有多级菜单的应用中，当用户从主菜单进入子菜单，再返回主菜单时，屏幕切换控制器可以记住之前主菜单的状态，确保返回时界面的连贯性。
它还可以协调不同屏幕之间的数据传递。比如，在一个电商应用中，用户在商品列表屏幕选择了一个商品，然后进入商品详情屏幕，单例的屏幕切换控制器可以将商品的基本信息（如商品 ID、名称等）传递给商品详情屏幕，实现屏幕之间的数据共享和交互。
2，全局屏幕状态管理：
可以通过单例模式来管理屏幕的全局状态，如屏幕的亮度、对比度等显示参数。所有屏幕都可以访问这个单例来获取或修改这些参数，确保整个应用的视觉效果一致。例如，在一个支持夜间模式的应用中，通过单例模式管理夜间模式的状态，当用户开启夜间模式时，单例可以通知所有屏幕调整自己的亮度和颜色等显示参数，实现全局的视觉变化。
三）事件处理和通信场景
1，事件总线单例：
在复杂的 TouchGFX 应用中，不同的屏幕和模块之间需要进行事件通信。例如，一个定时器事件可能需要通知多个屏幕进行相应的更新，或者一个按钮点击事件可能会触发其他屏幕的状态变化。通过创建一个单例的事件总线，可以实现事件的发布和订阅机制。各个屏幕或模块可以向事件总线注册自己感兴趣的事件，当事件发生时，事件总线将事件分发给注册的接收者。
这种单例的事件总线可以解耦不同模块之间的直接依赖关系。例如，一个传感器数据更新事件可以通过事件总线通知到相关的显示模块，而显示模块不需要直接与传感器模块建立连接，提高了代码的可维护性和扩展性。
2，全局消息队列单例：
对于一些异步消息处理的场景，如网络请求返回的消息、后台任务完成的消息等，可以使用单例的全局消息队列来管理。不同的屏幕或模块可以将消息放入队列，也可以从队列中获取消息进行处理。例如，在一个具有网络功能的应用中，当网络模块接收到服务器推送的消息时，将消息放入单例的全局消息队列，然后由相关的界面模块从队列中获取消息并更新界面显示。
四）用户配置和偏好管理场景
用户配置单例：
用户的配置信息和偏好设置（如界面主题、语言选择、音量大小等）可以通过单例模式进行集中管理。在整个应用中，任何需要使用这些配置信息的地方都可以从单例中获取。例如，在一个多媒体应用中，用户设置的音量大小可以通过单例的用户配置管理器来存储和获取，这样无论用户在哪个界面（播放界面、设置界面等）调整音量，整个应用都能使用相同的音量设置。
单例的用户配置管理器还可以方便地实现配置的持久化。当用户退出应用后再次打开时，可以从存储介质（如文件系统、数据库等）中读取之前保存的配置信息，恢复应用的状态，提供更好的用户体验。
五）touchgfx中单列模式的最佳实践
以下是一个在 TouchGFX 中使用回调函数结合单例类的示例代码，并对其进行详细的应用分析，以便你能更好地理解这种模式在 TouchGFX 框架下的使用方式和优势。
示例代码

#include 
#include 
#include 
// 单例类，用于管理全局的按钮点击事件相关逻辑
class ButtonClickManager 
{
private:
    ButtonClickManager() {}  // 构造函数私有，确保单例
    static ButtonClickManager* instance;
    // 模拟一个用于记录按钮点击次数的变量
    int clickCount; 
public:
    static ButtonClickManager* getInstance() 
    {
        if (instance == nullptr) 
        {
            instance = new ButtonClickManager();
            instance->clickCount = 0;
        }
        return instance;
    }
    // 回调函数类型定义，这里的参数可以根据实际需求调整，比如传入按钮对象等
    typedef void (*ButtonClickCallback)(void);
    // 用于注册回调函数的容器，这里简单用数组示意，实际可使用更灵活的容器
    static const int MAX_CALLBACKS = 5;
    ButtonClickCallback callbacks[MAX_CALLBACKS];
    int callbackCount;
    // 注册回调函数的方法
    void registerCallback(ButtonClickCallback callback) 
    {
        if (callbackCount < MAX_CALLBACKS) 
        {
            callbacks[callbackCount++] = callback;
        }
    }
    // 处理按钮点击事件的方法，会触发所有已注册的回调函数
    void handleButtonClick() 
    {
        clickCount++;
        for (int i = 0; i < callbackCount; ++i) 
        {
            if (callbacks[i]!= nullptr) 
            {
                callbacks[i]();
            }
        }
    }
    // 获取按钮点击次数的方法
    int getClickCount() const 
    {
        return clickCount;
    }
};
// 在类外初始化单例指针
ButtonClickManager* ButtonClickManager::instance = nullptr;
// 一个简单的自定义屏幕类，包含按钮并使用单例类来处理点击事件
class MyScreen : public touchgfx::Screen 
{
public:
    MyScreen() : touchgfx::Screen(touchgfx::ScreenID_MY_SCREEN) 
    {
        button = new touchgfx::Button();
        button->setPosition(100, 100);
        button->setSize(200, 50);
        // 获取单例实例
        ButtonClickManager* manager = ButtonClickManager::getInstance();
        // 注册一个回调函数，用于在按钮点击时在屏幕上显示点击次数
        manager->registerCallback([this]() 
        {
            touchgfx::Unicode::snprintf(touchgfx::TypedTextBuffer<50>(), 50, "Button clicked %d times", manager->getClickCount());
            textArea.setText(touchgfx::TypedText("CLICK_COUNT_TEXT"));
            textArea.invalidate();
        });
        button->setClickAction(touchgfx::Callback<ButtonClickManager>(manager, &ButtonClickManager::handleButtonClick));
        textArea = new touchgfx::TextArea();
        textArea->setPosition(100, 200);
        textArea->setSize(200, 50);
        add(button);
        add(textArea);
    }
private:
    touchgfx::Button* button;
    touchgfx::TextArea* textArea;
};

class MyApplication : public touchgfx::Application 
{
public:
    MyApplication() : touchgfx::Application(touchgfx::Backend::LCD) 
    
        MyScreen* myScreen = new MyScreen();
        addScreen(myScreen);
    }
};
int main() 
{
    MyApplication application;
    touchgfx::HAL::getInstance()->init();
    application.enter();
    return 0;
}

代码分析

1. ButtonClickManager 单例类分析
   单例模式实现：
   构造函数 ButtonClickManager() 被声明为私有，这样外部代码不能直接创建该类的多个实例，确保了整个应用中只有一个 ButtonClickManager 实例存在，符合单例模式的基本要求。
   通过静态指针 instance 来保存单例对象的指针，并在 getInstance 静态方法中进行实例的创建和获取操作。首次调用 getInstance 时，如果 instance 为 nullptr，则创建一个新的 ButtonClickManager 对象，并进行一些初始化工作（如初始化 clickCount 为 0），后续调用则直接返回已存在的实例指针。
   回调函数相关功能：
   定义了 ButtonClickCallback 作为回调函数的类型，它是一个函数指针类型，指向无参数、无返回值的函数（这里可以根据实际情况修改参数和返回类型，比如传入按钮对象等以便在回调中获取更多按钮相关信息）。
   声明了 callbacks 数组用于存储注册的回调函数指针，以及 callbackCount 变量来记录当前已经注册的回调函数数量。registerCallback 方法用于向 callbacks 数组中添加回调函数指针，只要注册的回调函数数量未超过 MAX_CALLBACKS（这里设置为 5，可根据实际需求调整），就可以成功注册。
   handleButtonClick 方法是整个回调机制的核心，当按钮被点击时会调用该方法。它首先会增加 clickCount 的值，用于记录按钮的点击次数，然后遍历已注册的回调函数指针数组，依次调用每个非 nullptr 的回调函数，从而实现了在按钮点击事件发生时，触发一系列预先注册好的回调操作。
2. MyScreen 屏幕类分析
   界面元素创建与初始化：
   在 MyScreen 的构造函数中，创建了一个 touchgfx::Button 对象和一个 touchgfx::TextArea 对象，分别用于显示按钮和展示按钮点击次数的文本信息。设置了按钮的位置和大小，使其在屏幕上有合适的布局呈现。
   与单例类的交互及回调应用：
   通过 ButtonClickManager::getInstance() 获取 ButtonClickManager 单例实例，然后利用 registerCallback 方法注册了一个匿名函数（lambda 表达式）作为回调函数。这个匿名函数的作用是在按钮点击时，获取单例中记录的按钮点击次数，并将其格式化为文本信息，设置到 textArea 文本区域中，然后通过 invalidate 方法标记文本区域需要重绘，以便更新显示的内容。
   对于按钮的点击动作设置，使用 setClickAction 方法并传入一个 touchgfx::Callback 对象，将按钮的点击事件与 ButtonClickManager 单例类中的 handleButtonClick 方法关联起来。这样，当按钮被点击时，就会触发 ButtonClickManager 单例类来处理点击事件，进而调用所有已注册的回调函数。
3. MyApplication 类及 main 函数分析
   在 MyApplication 类的构造函数中，创建了 MyScreen 实例并添加到应用中，构建了应用的基本屏幕布局。
   在 main 函数里，初始化了 TouchGFX 的硬件抽象层（HAL），然后启动应用进入主循环，使得整个应用能够正常运行，用户可以看到界面上的按钮，并且点击按钮时会按照预先设置的回调机制来更新界面显示的按钮点击次数信息。
   整体应用优势
   代码解耦与复用：通过单例类来管理按钮点击事件及回调函数，使得不同的屏幕类（甚至可能在未来扩展的其他模块）都可以方便地与按钮点击逻辑进行交互，而不需要每个屏幕类都自己去实现一套完整的按钮点击处理机制。各个屏幕只需要向单例类注册自己关心的回调函数即可，实现了代码的解耦，同时提高了代码的复用性。
   全局状态管理与协调：单例类中的 clickCount 变量用于记录按钮点击次数，这是一个全局的状态信息。无论在哪个屏幕或者模块中点击按钮，都能统一地更新和获取这个点击次数信息，便于进行一些全局的逻辑处理和界面显示协调，比如在多个界面显示总的按钮点击统计情况等。
   灵活的事件响应扩展：由于可以注册多个回调函数，应用可以方便地根据需求增加或修改按钮点击事件触发后的操作逻辑。例如，可以添加新的回调函数用于记录点击时间、发送点击事件通知到其他后台模块等，而不需要对已有的按钮点击处理核心代码进行大规模改动，增强了应用的可扩展性和灵活性。
   综上所述，在 TouchGFX 中使用回调函数结合单例类这种模式，可以有效地管理事件响应、协调全局状态以及提高代码的可维护性和扩展性，适用于多种需要统一处理交互事件并执行相关后续操作的应用场景