Padrão Singleton

Parte da seção Programação Orientada a Objetos do Journey de Dart da Coddy — lição 90 de 110.

O padrão Singleton garante que uma classe tenha apenas uma instância em toda a sua aplicação e fornece um ponto de acesso global a ela. Isso é útil quando exatamente um objeto é necessário para coordenar ações em todo o sistema - como um gerenciador de configurações, uma conexão de banco de dados ou um serviço de log.

No Dart, você pode implementar um Singleton usando um construtor factory combinado com uma instância estática privada:

class AppConfig {
  static final AppConfig _instance = AppConfig._internal();
  
  String appName = 'MyApp';
  String version = '1.0.0';
  
  // Construtor nomeado privado
  AppConfig._internal();
  
  // O construtor factory retorna a mesma instância
  factory AppConfig() {
    return _instance;
  }
}

void main() {
  var config1 = AppConfig();
  var config2 = AppConfig();
  
  config1.appName = 'UpdatedApp';
  
  print(config2.appName);  // UpdatedApp
  print(identical(config1, config2));  // true
}

O construtor privado _internal() impede a instanciação externa. O campo estático _instance armazena a instância única, criada uma vez quando a classe é carregada. Cada chamada para AppConfig() retorna esta mesma instância, portanto, as alterações feitas por meio de uma referência são visíveis em todos os lugares.

Use Singletons com moderação - eles introduzem estado global, o que pode tornar os testes mais difíceis. Eles são mais adequados para recursos verdadeiramente compartilhados que precisam de um estado consistente em toda a sua aplicação.

Desafio

Fácil

Vamos construir um gerenciador de configurações de jogo usando o padrão Singleton! Você criará um sistema que garante que apenas uma instância das configurações do jogo exista em toda a aplicação, para que todas as partes do seu jogo compartilhem a mesma configuração.

Você organizará seu código em dois arquivos:

game_settings.dart: Crie uma classe GameSettings que implemente o padrão Singleton. Seu gerenciador de configurações deve ter:
- Uma instância estática final privada que contém o único objeto GameSettings
- Um construtor nomeado privado para evitar a instanciação externa
- Um construtor factory que sempre retorna a mesma instância
- Três campos de configuração: difficulty (String, padrão: "Normal"), soundEnabled (bool, padrão: true), e playerName (String, padrão: "Player1")
- Um método displaySettings() que imprime as configurações atuais neste formato: Settings: [playerName] | Difficulty: [difficulty] | Sound: [on/off] (imprima "on" se soundEnabled for true, "off" se for false)
main.dart: Importe suas configurações de jogo e demonstre que o Singleton funciona corretamente:
- Obtenha a instância de configurações e chame-a de settings1
- Chame displaySettings() para mostrar os valores padrão
- Modifique as configurações: altere playerName para "Hero", difficulty para "Hard", e soundEnabled para false
- Obtenha outra referência para as configurações e chame-a de settings2
- Chame displaySettings() em settings2 para provar que ele reflete as alterações feitas através de settings1
- Imprima se settings1 e settings2 são idênticos usando: Same instance: [true/false]

Isso demonstra o benefício central dos Singletons - as alterações feitas em qualquer lugar da sua aplicação são imediatamente visíveis em todos os outros lugares, porque existe apenas uma instância!

Saída esperada:

Settings: Player1 | Difficulty: Normal | Sound: on
Settings: Hero | Difficulty: Hard | Sound: off
Same instance: true

Folha de consulta

O padrão Singleton garante que uma classe tenha apenas uma instância em toda a sua aplicação e fornece um ponto de acesso global a ela.

No Dart, implemente um Singleton usando um construtor factory combinado com uma instância estática privada:

class AppConfig {
  static final AppConfig _instance = AppConfig._internal();
  
  String appName = 'MyApp';
  String version = '1.0.0';
  
  // Private named constructor
  AppConfig._internal();
  
  // Factory constructor returns the same instance
  factory AppConfig() {
    return _instance;
  }
}

Componentes principais:

static final _instance: Mantém a instância única, criada uma vez quando a classe é carregada
_internal(): O construtor privado impede a instanciação externa
factory AppConfig(): Retorna a mesma instância todas as vezes

Exemplo de uso:

var config1 = AppConfig();
var config2 = AppConfig();

config1.appName = 'UpdatedApp';

print(config2.appName);  // UpdatedApp
print(identical(config1, config2));  // true

As alterações feitas por meio de uma referência são visíveis em todos os lugares, pois todas as referências apontam para a mesma instância.

Experimente você mesmo

import 'game_settings.dart';

void main() {
  // TODO: Obtenha a instância de settings e chame-a de settings1
  
  // TODO: Chame displaySettings() para mostrar os valores padrão
  
  // TODO: Modifique as configurações:
  // - Altere playerName para "Hero"
  // - Altere difficulty para "Hard"
  // - Altere soundEnabled para false
  
  // TODO: Obtenha outra referência para settings e chame-a de settings2
  
  // TODO: Chame displaySettings() em settings2 para provar que reflete as mudanças
  
  // TODO: Imprima se settings1 e settings2 são idênticos
  // Formato: Same instance: [true/false]
}