Singleton

Singleton 

El patrón de diseño singleton (instancia única) está diseñado para restringir la creación de objetos pertenecientes a una clase o el valor de un tipo a un único objeto.

Su intención consiste en garantizar que una clase sólo tenga una instancia y proporcionar un punto de acceso global a ella.

El patrón singleton se implementa creando en nuestra clase un método que crea una instancia del objeto sólo si todavía no existe alguna. Para asegurar que la clase no puede ser instanciada nuevamente se regula el alcance del constructor (con atributos como protegido o privado).

La instrumentación del patrón puede ser delicada en programas con múltiples hilos de ejecución. Si dos hilos de ejecución intentan crear la instancia al mismo tiempo y esta no existe todavía, sólo uno de ellos debe lograr crear el objeto. La solución clásica para este problema es utilizar exclusión mutua en el método de creación de la clase que implementa el patrón.

Las situaciones más habituales de aplicación de este patrón son aquellas en las que dicha clase controla el acceso a un recurso físico único (como puede ser el ratón o un archivo abierto en modo exclusivo) o cuando cierto tipo de datos debe estar disponible para todos los demás objetos de la aplicación.

El patrón singleton provee una única instancia global gracias a que:

La propia clase es responsable de crear la única instancia.

Permite el acceso global a dicha instancia mediante un método de clase.

Declara el constructor de clase como privado para que no sea instanciable directamente.

Implementacion

Java

Una implementación correcta en el lenguaje de programación Java para programas multi-hilo es la solución conocida como "inicialización bajo demanda" sugerida por Bill Pugh:

public class Singleton {
    private static Singleton INSTANCE = new Singleton();
 
    // El constructor privado no permite que se genere un constructor por defecto
    // (con mismo modificador de acceso que la definición de la clase) 
    private Singleton() {}
 
    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

Un ejemplo correcto de inicialización diferida. Se deja para comentar un error común en Java al no tener en cuenta la sincronización de métodos.

public class Singleton {
    private static Singleton INSTANCE = null;
 
    // Private constructor suppresses 
    private Singleton() {}
 
    // creador sincronizado para protegerse de posibles problemas  multi-hilo
    // otra prueba para evitar instanciación múltiple 
    private synchronized static void createInstance() {
        if (INSTANCE == null) { 
            INSTANCE = new Singleton();
        }
    }
 
    public static Singleton getInstance() {
        if (INSTANCE == null) createInstance();
        return INSTANCE;
    }
}

Para asegurar que se cumpla el requerimiento de "única instancia" del singleton; la clase debería producir un objeto no clonable:

//Así se podría clonar el objeto y no tendria unicidad.
SingletonObjectDemo clonedObject = (SingletonObjectDemo) obj.clone();

Entonces, se debería impedir la clonacion sobreescribiendo el método "clone" de la siguiente manera:

//El método "clone" es sobreescrito por el siguiente que arroja una excepción:
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        throw new CloneNotSupportedException(); 
}