Singleton là một Design Pattern thuộc nhóm Creational Pattern. Nó đảm bảo chỉ duy nhất một thể hiện của một lớp được tạo ra trong suốt chương trình.
Trong nhiều trường hợp, cần đảm bảo chỉ có một thể hiện của một lớp. Ví dụ trong hệ thống quản lý người dùng, chỉ nên có duy nhất một đối tượng UserManager để quản lý người dùng.
Nếu tạo nhiều đối tượng UserManager có thể dẫn đến:
graph TD
A[User Management System] --> B1[UserManager 1]
A --> B2[UserManager 2]
A --> B3[UserManager 3]
B1 --> C[User 1]
B2 --> D[User 2]
B3 --> E[User 3]
classDef grey fill:#dddddd,stroke:#333333,stroke-width:2px;
classDef pink fill:#ffd6d6,stroke:#333,stroke-width:2px;
class A grey
class B1,B2,B3 grey
class C,D,E pink
Singleton giải quyết bằng cách đảm bảo chỉ tạo duy nhất một thể hiện trong toàn bộ chương trình.
graph TD
A[User Management System] --> B[UserManager]
B --> C[User 1]
B --> D[User 2]
B --> E[User 3]
classDef grey fill:#dddddd,stroke:#333333,stroke-width:2px;
classDef pink fill:#ffd6d6,stroke:#333,stroke-width:2px;
class A grey
class B grey
class C,D,E pink
Giải thích:
Với cách triển khai này, chỉ có một đối tượng UserManager duy nhất được tạo ra, và đối tượng này có thể được truy cập từ bất kỳ nơi nào trong chương trình.
Singleton Pattern có cấu trúc đơn giản, bao gồm các thành phần sau:
classDiagram
direction TB
class Singleton {
-static instance:Singleton
-Singleton()
+static getInstance() : Singleton
}
class Client {
+main()
}
Client --> Singleton
Singleton ..> Singleton : return instance
Có nhiều cách để triển khai Singleton Pattern trong Java. Một cách phổ biến là sử dụng một biến static private để lưu trữ instance của class.
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {
// Constructor is private to prevent direct instantiation
}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
Cách triển khai này đảm bảo rằng chỉ có một instance của Singleton được tạo ra. Khi một đối tượng Singleton được yêu cầu, phương thức getInstance() sẽ kiểm tra xem instance đã tồn tại hay chưa. Nếu chưa, phương thức sẽ tạo ra một instance mới. Nếu đã tồn tại, phương thức sẽ trả về instance hiện tại.
Một cách triển khai khác của Singleton Pattern là sử dụng một biến static final private.
public final class Singleton {
private static final Singleton instance = new Singleton();
private Singleton() {
// Constructor is private to prevent direct instantiation
}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
Cách triển khai này tương tự như cách triển khai đầu tiên, nhưng nó sử dụng một biến static final private thay vì một biến static private. Cách triển khai này có một số ưu điểm như sau:
Dưới đây là một ví dụ minh họa cách sử dụng Singleton Pattern để tạo một đối tượng DatabaseConnection.
public class DatabaseConnection {
private static final DatabaseConnection instance = new DatabaseConnection();
private DatabaseConnection() {
// Connect to database
}
public static DatabaseConnection getInstance() {
return instance;
}
public void query(String sql) {
// Execute query
}
}
Trong ví dụ này, DatabaseConnection là một class singleton. Nó có một phương thức getInstance() để truy cập instance duy nhất của class.
Singleton Pattern có thể được so sánh với một số Design Pattern tương tự, chẳng hạn như:
Khi áp dụng Singleton Pattern, cần lưu ý một số điểm sau:
Singleton Pattern là một Design Pattern hữu ích trong những trường hợp cần đảm bảo rằng chỉ có một thể hiện duy nhất của một lớp được tạo ra. Tuy nhiên, cần lưu ý những điểm hạn chế của Singleton Pattern khi áp dụng.
Dưới đây là một số hướng dẫn sử dụng Singleton Pattern: