Bài viết này mình sẽ nói về singleton pattern là gì? Những đặc điểm của nó. Cách áp dụng pattern này cũng như những ưu và nhược điểm của singleton pattern. Cùng mình tìm hiểu trong bài viết này nhé.
Đặt vấn đề
Ở bài viết này mình sẽ nói về 4 câu hỏi thường gặp với singleton pattern.
- Singleton Pattern là gì?
- Tại sao cần dùng Singleton Pattern?
- Làm thế nào để implement Singleton Pattern?
- Có những cách nào để implement Singleton Pattern?
Định nghĩa về Singleton Pattern
Định nghĩa thì nhàm chán, nhưng trước khi tìm hiểu về vấn đề nào đó, chúng ta cần phải tìm hiểu định nghĩa về nó trước.
Singleton là 1 trong 5 design pattern của nhóm Creational Design Pattern.
Single theo định nghĩa tiếng anh, mình xin được sao chép nguyên bản:
“Singleton is a creational design pattern that lets you ensure that a class has only one instance, while providing a global access point to this instance”
Nghĩa là, singleton pattern là một pattern khởi tạo mà:
- Đảm bảo rằng một class chỉ có duy nhất một instance (khởi tạo).
- Và cung cấp một cách toàn cục để truy cấp tới instance đó.
Single này không phải độc thân, đơn độc, mà mỗi thằng sẽ có một instance duy nhất.
Vậy, tại sao chúng ta cần phải sử dụng Single Pattern?
Đa phần các đối tượng trong một ứng dụng đều chịu trách nhiệm cho công việc của chúng, truy xuất dữ liệu tự lưu trữ (self-contained data) và các tham chiếu trong phạm vi của chúng.
Tuy nhiên, nhiều đối tượng có thêm những nhiệm vụ và có ảnh hưởng của nó rộng hơn. Chẳng hạn như quản lý các nguồn tài nguyên bị giới hạn hay là theo dõi toàn bộ trạng thái của hệ thống.
Ví dụ về singleton:
Về một ứng dụng có chức năng bật tắt nhạc nền.
Khi người dùng mở app thì ứng dụng sẽ tự động mở nhạc nền và nếu người dùng muốn tắt thì phải vào setting trong app để tắt nó.
Trong setting của app cho phép người dùng mở hay tắt nhạc, và trong trường hợp này bạn sẽ cần sử dụng singleton để quản lí việc này.
Chắc chắn bạn phải cần duy nhất 1 instance để có thể ra lệnh bật hay tắt. Đơn giản vì bạn không thể tạo 1 instance để mở nhạc rồi sau đó lại tạo 1 instance khác để tắt nhạc. Lúc này sẽ có 2 instance được tạo ra, 2 instance này không liên quan đến nhau nên không thể thực hiện thực hiện việc cho nhau được.
Khi instance nào bật thì chỉ có instance đó mới được phép tắt nên dẫn đến phải cần 1 instance.
Singleton dùng để làm gì?
Vấn đề mà singleton giải quyết là:
- Đảm bảo rằng 1 class chỉ có 1 instance duy nhất và class này luôn sẵn sàng để sử dụng ở bất kỳ thời điểm hoặc vị trí nào trong phần mềm ứng dụng của chúng ta.
- Việc quản lý việc truy cập tốt hơn vì chỉ có một thể hiện duy nhất.
- Có thể quản lý số lượng thể hiện của một lớp trong giớn hạn chỉ định.
Mục đích của Singleton Pattern
Một class thuộc dạng Singleton có nghĩa là: nó chỉ có một instance duy nhất, bất kỳ ở đâu đều có thể truy cập tới instance của class singleton đó.
Những lưu ý khi sử dụng Singleton
Bạn không nên hiểu máy móc là Singleton có nghĩa tồn tại chính xác đúng 1 thể hiện. Tùy vào trường hợp, có thể có những thể hiện khác nhau cho những mục đích khác nhau. Đó cũng là ưu điểm của Singleton so với việc sử dụng biến toàn cục (global variable).
Những design pattern có thể dùng cùng với Singleton. Ví dụ, Abstract Factory, Builder, Prototype.
Bạn cần thận trọng với những xử lý đa luồng (multithreading). Vì 2 luồng khác nhau có thể gọi phương thức khởi tạo ở cùng một thời điểm và sẽ sinh ra hai thể hiện. Nhưng nếu thực hiện đồng bộ (synchronized) phương thức khởi tạo lại gây ảnh hưởng tới hiệu suất.
Singleton là toàn cục. Chính vì vậy, nếu muốn truyền một đối tượng A cho đối tượng B xử lý, bạn hãy cân nhắc xem bạn có thật sự cần một đối tượng toàn cục hay không.
Ưu điểm và khuyết điểm của Singleton Pattern
Về mặt ưu điểm của pattern này đem lại quá rõ ràng:
- Ai cũng có thể truy cập vào instance của singleton class, thực hiện gọi nó ở bất cứ đâu.
- Dữ liệu ứng dụng không thay đổi bởi chỉ có một instance duy nhất.
- Singleton class có hỗ trợ interface trong khi static class thì lại không. Đây là sự khác biệt giúp chúng ta nhận biết cần phải xác định để tạo static class hay singleton class.
- Hỗ trợ kế thừa, static class thì không hỗ trợ kế thừa.
Một số nhược điểm của pattern này:
- Cần phải sử dụng tới keyword trung gian là .instance (có thể cached khi sử dụng tần suất nhiều).
- Chỉ tạo một instance duy nhất.
- Làm tăng kết nối giữa các script và điều này thì không tốt, các scripts con phụ thuộc quá nhiều vào các singletons và khi singletons thay đổi có thể gây ra bug hoặc lỗi.
- Không sử dụng được đa hình.
Cấu trúc pattern này:
Để biến một class thành Singleton, cần đảm bảo rằng:
- Định nghĩa một attribute là private static và đó là thể hiện duy nhất của class này.
- Định nghĩa public static getInstance() dùng để khởi tạo đối tượng (hàm accessor).
- Thực hiện lazy-init trong hàm accessor (chỉ khi gọi mới khởi tạo thể hiện).
- Constructor là private hay protected, vì bạn không muốn client tạo nhiều thể hiện
- Client chỉ có thể gọi hàm accessor khi muốn có thể hiện của class
Lưu ý
Các design pattern khác có thể dùng cùng với Singleton. Chẳng hạn, Abstract Factory, Builder, Prototype. Các đối tượng Facade và State cũng thường là Singleton.
Không nên hiểu máy móc rằng Singleton nghĩa là tồn tại chính xác 1 thể hiện. Có thể có những thể hiện khác nhau cho những mục đích khác nhau. Đây cũng là ưu điểm của Singleton so với việc dùng biến toàn cục (global variable).
Singleton là toàn cục. Vì vậy, khi đơn giản là muốn truyền một đối tượng A cho đối tượng B xử lý, hãy cân nhắc xem bạn có thật sự cần một đối tượng toàn cục hay không.
Sử dụng Singleton Pattern khi nào?
Một số trường hợp sử dụng của Singleton Pattern thường gặp là:
- Vì class dùng Singleton chỉ tồn tại 1 Instance nên nó thường được dùng cho các trường hợp giải quyết những bài toán cần truy cập vào các ứng dụng như: Shared resource, Logger, Configuration, Thread pool,..
- Sử dụng trong một số class của core java như: java.lang.Runtime, java.awt.Desktop.
Bài viết giới thiệu về singleton là gì và những đặc điểm của nó. Cảm ơn các bạn đã xem bào viết của mình.
Xem thêm: Factory Pattern là gì?
wpDiscuz