Singleton

Diagrama UML de uma classe singleton.

Singleton é um padrão de projeto de software (do inglês Design Pattern). Este padrão garante a existência de apenas uma instância de uma classe, mantendo um ponto global de acesso ao seu objeto.

Nota linguística: O termo vem do significado em inglês quando se resta apenas uma carta nas mãos, num jogo de baralho.

Muitos projetos necessitam que algumas classes tenham apenas uma instância. Por exemplo, em uma aplicação que precisa de uma infraestrutura de log de dados, pode-se implementar uma classe no padrão singleton. Desta forma existe apenas um objeto responsável pelo log em toda a aplicação que é acessível unicamente através da classe singleton.

Onde Usar

Quando você necessita de somente uma instância da classe, por exemplo, a conexão com banco de dados, vamos supor que você terá que chamar diversas vezes a conexão com o banco de dados em um código na mesma execução, se você instanciar toda vez a classe de banco, haverá grande perda de desempenho, assim usando o padrão singleton, é garantida que nesta execução será instânciada a classe somente uma vez. Lembrando que este pattern é considerado por muitos desenvolvedores um anti-pattern, então, cuidado onde for utilizá-lo.

Exemplos

Em Java

Segue um exemplo em Java de uma classe Singleton.

 public class MySingleton {
     // Variavel estática que conterá a instancia do método
     private static MySingleton instance;
 
     // Construtor privado. Suprime o construtor público padrao.
     private MySingleton() {
          // Operações de inicialização da classe
     }
 
     // Método público estático de acesso único ao objeto!
     public static MySingleton getInstance(){
           // Verifica se a variável possui algum valor,caso não, é criada a instancia.
           if (instance == null) {
               instance = new MySingleton();
           }
           // Se a variavel possui algum valor, é retornado para quem está pedindo
           return instance;
     }
 }

Em C++

Segue um exemplo em C++ da implementação de uma classe Singleton:

 class MyClass
 {
    private:
       // atributo estático da "instância única"
       static MyClass *instance = 0;
       //construtor privado, não pode ser utilizado fora da classe 
       MyClass() {}
 
    public:
       // Função-membro que retorna sempre a mesma instância do objeto
       static MyClass& getInstance()
       {
          if (!instance) instance = new MyClass();
          return *instance;
       }
 };

Em C#

Segue um exemplo em C# da implementação de uma classe Singleton:

using System;
 
public class MyClass
{
   private static MyClass instance;
 
   private MyClass() {}
 
   public static MyClass Instance
   {
      get 
      {
         if (instance == null)
         {
            instance = new MyClass();
         }
         return instance;
      }
   }
}

Em Delphi

Abaixo segue um exemplo de como implementar uma classe Singleton:

interface
type
  TSingleton= class
  private
    class var FInstance: TSingleton;
    class function GetInstance: TSingleton; static;
  public
    class property Instance : TSingleton read GetInstance;
  end;
implementation 
  class function TSingleton.GetInstance: TSingleton;
  begin
    If FInstance = nil Then
      FInstance := TSingleton.Create();//objeto instanciado através do Finstance  
    Result := FInstance;//retorna o objeto
  end;

Em PHP

<?php
class Singleton
{
        private static $_instance;
 
        // Evita que a classe seja instanciada publicamente
        private function __construct() { }
 
        // Evita que a classe seja clonada
        private function __clone() { }
 
        public static function getInstance()
        {
                if (!isset(self::$_instance)) { // Testa se há instância definida na propriedade, caso sim, a classe não será instanciada novamente.
                        self::$_instance = new self; // o new self cria uma instância da própria classe à própria classe.
                }
                return self::$_instance;
        }
}

Em Ruby

class Classe
    include Singleton
end

Em VB.NET

 Public Class MyClass
    Private Shared _instancia As MyClass
    Private Shared objetoSincronia As New Object
 
    Private Sub New()
    End Sub
 
    Public Shared Function getInstancia() As MyClass
        If _instancia Is Nothing Then
            SyncLock objetoSincronia
                If _instancia Is Nothing Then _instancia = New MyClass
            End SyncLock
        End If
        Return _instancia
    End Function
 End Class

Em ActionScript 3

package{
        public class ExemploSingleton {
                private static var instance:ExemploSingleton;
 
                public function ExemploSingleton(enforcer:SingletonEnforcer) : void {
                        if (enforcer == null)
                                throw new Error("Só pode haver uma instância de ExemploSingleton");
                }
 
                public static function getInstance() : ExemploSingleton {
                        if (instance == null)
                                instance = new ExemploSingleton( new SingletonEnforcer );
                        return instance;
                }
        }
}
//Para bloquear o acesso ao constructor.
class SingletonEnforcer {
 
}

Em C# (utilizando Generics)

public sealed class GenericSingleton<T> where T : class, new()
{
    private static T _instance;
 
    public static T GetInstance()
    {
        lock (typeof(T))
        {
            if (_instance == null)
                _instance = new T();
 
            return _instance;
        }
    }
}
 
// Teste do padrão Singleton
public class Car { public int Color { get; set; } }
public class Person { public string Name { get; set; } }
 
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Car car = GenericSingleton<Car>.GetInstance();
        car.Color = 1;
        Person per = GenericSingleton<Person>.GetInstance();
        per.Name = "John";
 
        Car car2 = GenericSingleton<Car>.GetInstance();
        car.Color = 2;
    }
}

Obs: Esta solução não impede a criação de múltiplas instâncias das classes Car e Person. Como a classe genérica GenericSingleton obriga que as classes passadas no parâmetro T tenham um construtor público, é possível criar instâncias em qualquer trecho de código através de construções do tipo: Car car3 = new Car();.

Benefícios

• Permite o controle sobre como e quando os clientes acessam a instância.
• Várias classes singleton podem obedecer uma mesma interface, permitindo assim que um singleton em particular seja escolhido para trabalhar com uma determinada aplicação em tempo de execução.
• Com apenas uma implementação interna do singleton pode-se fazer com que o singleton crie um número controlado de instâncias.
• É mais flexível que métodos estáticos por permitir o polimorfismo.

Referências

Aula sobre design patterns - Singleton | url: http://www.clubedaprogramacao.com

Exemplo do uso de Singleton em aplicativo JSE | url: http://www.patternizando.com.br

[http://www.dsc.ufcg.edu.br/~jacques/cursos/map/html/pat/singleton.htm/ Singleton | url: http://www.dsc.ufcg.edu.br