Паттерн Singleton

Добро пожаловать в руководство по использованию паттерна Singleton в языке программирования Dart. Этот паттерн проектирования является одним из самых распространённых и простых, но при этом невероятно полезным инструментом в арсенале разработчика.

Что такое Singleton?

Singleton (Одиночка) — это паттерн проектирования, который гарантирует наличие только одного экземпляра класса и предоставляет глобальную точку доступа к нему. Проще говоря: сколько бы раз вы ни пытались создать объект Singleton, вы всегда будете получать один и тот же экземпляр.

Зачем нужен Singleton?

Паттерн Singleton решает несколько распространённых задач:

• Экономия ресурсов: создание тяжёлых объектов, например, подключения к БД.
• Глобальная точка доступа: единый доступ к данным (например, к настройкам приложения).
• Координация состояния: синхронизация состояния между разными частями программы.

Реализация Singleton в Dart

В Dart существует несколько способов реализации паттерна Singleton. Разберем два наиболее популярных:

1. Через фабричный конструктор

class AppSettings {
  // Приватный статический экземпляр (eager initialization)
  static final AppSettings _instance = AppSettings._internal();
 
  // Фабричный конструктор
  factory AppSettings() {
    return _instance;
  }
 
  // Приватный конструктор
  AppSettings._internal();
 
  // Настройки приложения
  bool isDarkMode = false;
  String language = 'ru';
  double fontSize = 14.0;
 
  void saveSettings() {
    print('Настройки сохранены: тема = $isDarkMode, язык = $language, шрифт = $fontSize');
  }
}

Особенности:

• Экземпляр создаётся сразу при загрузке класса (жадная инициализация).
• Полная потокобезопасность благодаря однопоточному исполнению в Dart.

2. Через ленивую инициализацию

class DataCache {
  // Приватный статический экземпляр (lazy initialization)
  static DataCache? _instance;
 
  // Геттер для получения экземпляра
  static DataCache get instance {
    _instance ??= DataCache._internal();
    return _instance!;
  }
 
  // Приватный конструктор
  DataCache._internal();
 
  // Кеш данных
  final Map<String, dynamic> _cache = {};
 
  Future<dynamic> getData(String key) async {
    if (_cache.containsKey(key)) {
      print('Получение из кеша: $key');
      return _cache[key];
    }
 
    print('Загрузка данных: $key');
    await Future.delayed(Duration(seconds: 2)); // эмуляция задержки
 
    final data = 'Данные для $key (${DateTime.now()})';
    _cache[key] = data;
    return data;
  }
 
  void clearCache() {
    _cache.clear();
    print('Кеш очищен');
  }
}

Особенности:

• Экземпляр создаётся только при первом обращении.
• Удобно, когда создание экземпляра "тяжёлое" или может не понадобиться сразу.

Быстрая таблица: eager vs lazy

Когда использовать Singleton?

Применение Singleton оправдано в следующих случаях:

• Работа с подключением к базе данных.
• Менеджеры состояния и кэширования.
• Глобальные настройки приложения.
• Классы-обёртки для внешних сервисов.

Недостатки Singleton

Несмотря на удобство, Singleton имеет недостатки:

1. Глобальное состояние Усложняет понимание работы приложения и его тестирование.

2. Жёсткая связанность компонентов Модули напрямую зависят от конкретной реализации Singleton.

3. Трудности с модульным тестированием Подменить Singleton на мок-объект непросто без дополнительных абстракций.

4. Потенциальные утечки памяти Singleton "живет" всё время работы приложения — объекты внутри него никогда не удаляются.

5. Сложность масштабирования В многопоточной среде (например, при работе с isolates) Singleton нужно реализовывать осторожно.

Заключение

Паттерн Singleton — мощный инструмент в разработке приложений. Dart делает его реализацию особенно элегантной благодаря фабричным конструкторам и возможностям ленивой инициализации.

Главное правило: Использовать Singleton там, где это оправдано, а не по умолчанию!

Полезные ссылки

• Официальная документация Dart: Factory Constructors
• Статья о Singleton на Wikipedia
• Шаблоны проектирования на Dart (GitHub)

Домашнее задание

Базовый уровень: Создайте класс Logger с использованием Singleton. Методы:

• log(String message): пишет сообщение в консоль и сохраняет его в список истории.
• clear(): очищает историю.
• history: возвращает все сохранённые сообщения.

(Подсказка: используйте List для хранения истории.)

Средний уровень: Реализуйте класс UserSession для хранения информации о текущем пользователе. Методы:

• login(String username)
• logout()
• isLoggedIn()

(Подсказка: сохраняйте имя пользователя в поле класса.)

Продвинутый уровень: Создайте менеджер загрузки изображений ImageLoader. Методы:

• load(String url): загружает изображение (если уже есть в кеше — возвращает кешированное).
• clearCache()
• cacheStats(): количество кешированных изображений.

(Подсказка: используйте Map<String, dynamic> для кеша.)

Экспертный уровень: Реализуйте DatabaseConnectionManager с поддержкой двух типов подключений:

• основная база (primary)
• база только для чтения (readReplica)

Используйте абстрактную фабрику для создания нужного подключения.

(Подсказка: определите enum ConnectionType.)