Паттерн Singleton

Часть раздела Объектно-ориентированное программирование путешествия по Java на Coddy. Урок 65 из 87.

Singleton Pattern — это порождающий шаблон проектирования, который гарантирует, что в вашем приложении у класса будет только один экземпляр, и при этом предоставляет глобальную точку доступа к этому экземпляру. Это полезно для ресурсов, которыми следует делиться, например менеджеров конфигурации, пулов соединений или служб ведения журналов.

Паттерн работает за счёт того, что делает конструктор приватным, предотвращая прямую instantiation. Вместо этого статический метод управляет доступом к единственному экземпляру:

public class DatabaseConnection {
    private static DatabaseConnection instance;
    
    // Приватный конструктор предотвращает прямое создание экземпляра
    private DatabaseConnection() {
        System.out.println("Connection created");
    }
    
    // Глобальная точка доступа
    public static DatabaseConnection getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new DatabaseConnection();
        }
        return instance;
    }
    
    public void query(String sql) {
        System.out.println("Executing: " + sql);
    }
}

Каждый вызов getInstance() возвращает один и тот же объект. Экземпляр создаётся только при первом запросе. Это называется lazy initialization:

DatabaseConnection db1 = DatabaseConnection.getInstance();
DatabaseConnection db2 = DatabaseConnection.getInstance();

System.out.println(db1 == db2);  // true - same instance

Ключевые компоненты Singleton: поле private static, содержащее instance, конструктор private и метод public static, возвращающий instance. Эта комбинация гарантирует, что независимо от того, сколько раз вы запрашиваете объект, вы всегда получаете один и тот же объект.

Задание

Легко

Давайте создадим менеджер конфигурации для приложения с использованием паттерна Singleton! Ваш менеджер конфигурации обеспечит использование одних и тех же настроек всеми частями приложения независимо от того, сколько раз они запрашивают к нему доступ.

Вы организуете код в двух файлах:

AppConfig.java: Создайте класс Singleton, который управляет настройками конфигурации приложения. Ваш AppConfig должен содержать:
Приватное статическое поле для хранения единственного экземпляра.

Приватное поле типа String с именем appName и приватное поле типа int с именем maxUsers.

Приватный конструктор, который инициализирует appName значением "MyApplication" и maxUsers значением 100, а затем выводит AppConfig initialized.

Публичный статический метод getInstance(), который создаёт экземпляр, только если он ещё не существует (ленивая инициализация), а затем возвращает его.

Метод setAppName(String name), который обновляет имя приложения.

Метод setMaxUsers(int max), который обновляет максимальное количество пользователей.

Метод displaySettings(), который выводит App: [appName], Max Users: [maxUsers].
Main.java: Продемонстрируйте, что ваш Singleton работает правильно! Вы получите два входных значения: новое имя приложения (String) и новое максимальное количество пользователей (целое число).
Сначала получите экземпляр AppConfig и сохраните его в переменной с именем config1. Вызовите displaySettings(), чтобы показать значения по умолчанию.

Затем обновите настройки, используя введённые значения, вызвав setAppName и setMaxUsers для config1.

Получите другой экземпляр и сохраните его в config2. Вызовите displaySettings() для config2, чтобы доказать, что он отражает изменения, внесённые через config1.

Наконец, выведите информацию о том, указывают ли обе ссылки на один и тот же объект: Same instance: [true/false], сравнив config1 == config2.

Вы получите два входных значения по порядку: новое имя приложения (String) и новое максимальное количество пользователей (целое число).

Эта задача демонстрирует основное преимущество паттерна Singleton: независимо от того, сколько раз вы запрашиваете конфигурацию, вы всегда получаете один и тот же экземпляр с одним и тем же общим состоянием!

Попробуйте сами

import java.util.Scanner;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        
        // Читать входные данные
        String newAppName = scanner.nextLine();
        int newMaxUsers = scanner.nextInt();
        
        // TODO: Получить первый экземпляр AppConfig и сохранить в config1
        
        // TODO: Вызвать displaySettings() на config1, чтобы показать значения по умолчанию
        
        // TODO: Обновить настройки с помощью setAppName и setMaxUsers на config1
        
        // TODO: Получить другой экземпляр и сохранить в config2
        
        // TODO: Вызвать displaySettings() на config2, чтобы доказать, что изменения общие
        
        // TODO: Вывести, указывают ли обе ссылки на один и тот же объект:
        // "Same instance: [true/false]" using config1 == config2
    }
}