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shortTitle: Singleton
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category: Creational
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language: de
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tag:
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- Gang of Four
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- Instantiation
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- Lazy initialization
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- Resource management
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## Alternativbezeichnung
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* Single Instance
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## Zweck
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Sicherstellen, dass es nur eine Instanz einer Klasse gibt, und einen globalen Zugriffspunkt auf diese Instanz bereitstellen.
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## Detaillierte Erklärung
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Analogie aus der Realität
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> Das Singleton-Pattern entspricht der Ausgabe von Pässen durch die Regierung.
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> Jeder Bürger darf zu jeder Zeit nur einen Pass besitzen. Die Meldebehörde stellt sicher,
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> dass niemandem ein zweiter Pass ausgestellt wird.
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> Wenn ein Bürger ins Ausland reist, benötigt er seinen Pass, der als einzigartiger weltweit anerkannter Nachweis
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> seiner Identität dient.
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In einfachen Worten
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> Es darf nur ein einziges Objekt dieser Klasse erzeugt werden.
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>
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Wikipedia sagt
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> In der Softwareentwicklung ist das Singleton ein Entwurfsmuster, das die Instanziierung einer
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> Klasse auf ein einziges Objekt beschränkt.
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> Dies ist sinnvoll, wenn genau ein Objekt benötigt wird, das Aktionen über das gesamte System
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> hinweg koordiniert.
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Ablaufdiagramm
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## Programmbeispiel
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vgl. Joshua Bloch, Effective Java 2nd Edition, Seite 18
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> Die beste Art der Implementation eines Singletons ist ein Enum mit nur einem Element.
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```java
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public enum EnumIvoryTower {
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INSTANCE
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}
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```
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So wird es verwendet:
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```java
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var enumIvoryTower1 = EnumIvoryTower.INSTANCE;
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var enumIvoryTower2 = EnumIvoryTower.INSTANCE;
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LOGGER.info("enumIvoryTower1={}", enumIvoryTower1);
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LOGGER.info("enumIvoryTower2={}", enumIvoryTower2);
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```
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Ausgabe in der Konsole:
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```
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enumIvoryTower1=com.iluwatar.singleton.EnumIvoryTower@1221555852
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enumIvoryTower2=com.iluwatar.singleton.EnumIvoryTower@1221555852
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```
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## Verwendung
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Ein Singleton sollte verwendet werden, wenn
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* genau eine Instanz der Klasse benötigt wird, die für Nutzer über einen wohldefinierten Zugriffspunkt erreichbar ist.
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* es möglich sein soll, diese Klasse durch Vererbung zu erweitern, ohne dass bei Verwendung der erweiterten Instanz Codeänderungen nötig sind.
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## Reale Anwendungen in Java
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* Logging-Klassen
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* Konfigurationsklassen in vielen Anwendungen
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* Verbindungspools
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* Dateimanager
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* [java.lang.Runtime#getRuntime()](http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Runtime.html#getRuntime%28%29)
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* [java.awt.Desktop#getDesktop()](http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/awt/Desktop.html#getDesktop--)
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* [java.lang.System#getSecurityManager()](http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/System.html#getSecurityManager--)
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## Vor- und Nachteile
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Vorteile:
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* Kontrollierter Zugriff auf die einzige Instanz.
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* Namensraum wird nicht unnötig belastet.
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* Operationen und Darstellungen können durch Vererbung verfeinert werden.
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* Bei Bedarf auch mehrere Instanzen möglich.
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* Flexibler als Klassenoperationen
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Nachteile:
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* Schwierig zu testen wegen globalem Status.
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* Möglicherweise komplexeres Lebenszyklusmanagement.
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* Bei Parallelität sind ohne sorgfältige Synchronisierung Engpässe möglich.
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## Verwandte Patterns
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* [Abstract Factory](https://java-design-patterns.com/patterns/abstract-factory/): Oft verwendet, um sicherzustellen, dass nur eine Instanz existiert.
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* [Factory Methoden](https://java-design-patterns.com/patterns/factory-method/): Das Singleton-Pattern kann implementiert werden, indem über eine Factory-Methode die Instanzerzeugung gekapselt wird.
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* [Prototyp](https://java-design-patterns.com/patterns/prototype/): Hier müssen keine Instanzen erzeugt werden. Das Pattern kann zusammen mit dem Singleton verwendet werden, um einzige Instanzen zu verwalten.
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## Quellen
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* [Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software](https://amzn.to/3w0pvKI)
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* [Effective Java](https://amzn.to/4cGk2Jz)
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* [Head First Design Patterns: Building Extensible and Maintainable Object-Oriented Software](https://amzn.to/49NGldq)
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|
* [Java Design Patterns: A Hands-On Experience with Real-World Examples](https://amzn.to/3yhh525)
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|
* [Refactoring to Patterns](https://amzn.to/3VOO4F5)
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