Singleton
Singleton (ainokainen) on ohjelmistotekniikassa käytetty suunnittelumalli, jolla varmistetaan että luokasta tehdyllä oliolla on vain yksi instanssi, ja tarjoaa globaalin (ohjelman laajuisen) pääsyn siihen.
Singleton-mallilla olevia etuja ovat muun muassa:
- hallittu pääsy tietoon (kapselointi)
- rajattu nimiavaruus ja näkyvyys (engl. scope) verrattuna globaaleihin muuttujiin
Mallin toteus riippuu käytetystä ohjelmointikielestä. Eräs C++:ssa käytetty tapa on toteuttaa Singleton-luokka template-mallin avulla.[1]
Käyttö
Singleton-luokalle tehdään yksityinen (private) konstruktori ja julkinen staattinen luokkametodi (tavallisesti nimetty getInstance()), joka palauttaa yksityiseksi luokkamuuttujaksi tallennetun instanssin.[2] Tämä takaa sen, että uutta oliota ei voida luoda, mutta kyseiseen instanssiin on globaali pääsy.
Singleton instanssin alustaminen voidaan toteuttaa kahdella tavalla: ennen luokan käyttöä (eager initialization, vapaa suomennos: innokas alustus) tai kutsuttaessa ensimmäisen kerran oliota getInstance()-metodilla (lazy initialization, vapaa suomennos: laiska alustus).[2]
Eager initialization (innokas alustus)
Luokan instanssi luodaan siinä vaiheessa, kun luokka alustetaan - ei siinä vaiheessa, kun sitä käytetään. Tämä voi aiheuttaa tarpeetonta resurssien käyttämistä, jos luokkaa ei käytetä kyseisessä ohjelman ajossa.[3] Voi heikentää suorituskykyä, jos luokka käyttää paljon resursseja.[2] Tämä alustus on kuitenkin säieturvallinen (thread-safe). Ei siis ole mahdollista, että erilliset säikeet saavat omia instanssejaan luokasta.
public class Singleton { // Alustetaan singleton-instanssi jo siinä vaiheessa, kun luodaan luokka private static final Singleton singleton = new Singleton(); private Singleton() { // Yksityinen rakentaja, jotta ohjelmassa ei voida luoda uusia instansseja } // Julkinen luokkametodi, joka palauttaa luodun instanssin public static Singleton getInstance() { return singleton; } // ... luokalle tarpeellisia metodeja }
Lazy initialization (laiska alustus)
Luo esiintymän, vasta kun olio kutsutaan ohjelmassa. Tavallisin singletonin esiintymä. [4] Aiheuttaa ongelmia monisäikeisissä (multi-threaded) järjestelmissä, koska jokainen säie saa oman instanssin.
public class Singleton { private static Singleton singleton = null; private Singleton() { // Yksityinen rakentaja } // Instanssin palauttava luokkametodi, jossa luodaan instanssi, kun sitä kutsutaan // ensimmäisen kerran ja palautetaan sama instanssi uudestaan kutsuttaessa public static Singleton getInstance() { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } return singleton; } // ... luokalle tarpeellisia metodeja }
Alustusta voidaan kuitenkin muokata säieturvalliseksi tekemällä getInstance()-metodista synkronoitu (synchronized) tai käyttämällä paremman suorituskyvyn mahdollistavaa double-checked locking -keinoa, joka on esitetty alla. Kahdella if-lauseella varmistetaan se, että luokasta on olemassa vain yksi ilmentymä.[3]
public static Singleton getInstance() { if (singleton == null) { synchronized (Singleton.class) { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } } } return singleton; }
Kritiikki
Kriitikot eivät pidä singletonia suunnittelumallina, vaan ns. epäsuunnittelumallina. Syitä tähän on arveltu olevan mallin yksinkertaisuus ja väärinkäyttö osaamattomissa käsissä.[5] Singletonien ajatellaan lisäävän moduulien keskinäistä riippuvuutta ja siten vaikeuttavan yksikkötestejä.[6]
Lähteet
- Gamma, Erich & Helm, Richard & Johnson, Ralph & Vlissides, John: Design Patterns, Elements of Reusable Object-Oriented Software. Addison-Wesley, 1995. ISBN 0201633612.
Viitteet
- ↑ STL Singleton Template cc.byexamples.com. 9.6.2008. Arkistoitu 26.3.2018. Viitattu 26.3.2018.
- ↑ a b c Devin Soni: What is a Singleton? Medium. 31.7.2019. Viitattu 26.3.2023. (englanniksi)
- ↑ a b Java Singleton Design Pattern Best Practices with Examples | DigitalOcean www.digitalocean.com. Viitattu 26.3.2023. (englanniksi)
- ↑ Krzysztof Stencel, Patrycja Węgrzynowicz: Implementation Variants of the Singleton Design Pattern, s. 396–406. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2008. ISBN 978-3-540-88874-1, 978-3-540-88875-8. Teoksen verkkoversio (viitattu 21.3.2023).
- ↑ The singleton pattern: evil or just misused? Contentful. Viitattu 21.3.2023. (englanniksi)
- ↑ Why Singletons are Evil | Microsoft Docs web.archive.org. 15.7.2021. Arkistoitu 15.7.2021. Viitattu 21.3.2023.