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| 1 | +--- |
| 2 | +shortTitle: Singleton |
| 3 | +category: Creational |
| 4 | +language: de |
| 5 | +tag: |
| 6 | + - Gang of Four |
| 7 | + - Instantiation |
| 8 | + - Lazy initialization |
| 9 | + - Resource management |
| 10 | +--- |
| 11 | + |
| 12 | +## Alternativbezeichnung |
| 13 | + |
| 14 | +* Single Instance |
| 15 | + |
| 16 | +## Zweck |
| 17 | + |
| 18 | +Sicherstellen, dass es nur eine Instanz einer Klasse gibt, und einen globalen Zugriffspunkt auf diese Instanz bereitstellen. |
| 19 | + |
| 20 | +## Detaillierte Erklärung |
| 21 | + |
| 22 | +Analogie aus der Realität |
| 23 | + |
| 24 | +> Das Singleton-Pattern entspricht der Ausgabe von Pässen durch die Regierung. |
| 25 | +> Jeder Bürger darf zu jeder Zeit nur einen Pass besitzen. Die Meldebehörde stellt sicher, |
| 26 | +> dass niemandem ein zweiter Pass ausgestellt wird. |
| 27 | +> Wenn ein Bürger ins Ausland reist, benötigt er seinen Pass, der als einzigartiger weltweit anerkannter Nachweis |
| 28 | +> seiner Identität dient. |
| 29 | +
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| 30 | +In einfachen Worten |
| 31 | + |
| 32 | +> Es darf nur ein einziges Objekt dieser Klasse erzeugt werden. |
| 33 | +> |
| 34 | +Wikipedia sagt |
| 35 | + |
| 36 | +> In der Softwareentwicklung ist das Singleton ein Entwurfsmuster, das die Instanziierung einer |
| 37 | +> Klasse auf ein einziges Objekt beschränkt. |
| 38 | +> Dies ist sinnvoll, wenn genau ein Objekt benötigt wird, das Aktionen über das gesamte System |
| 39 | +> hinweg koordiniert. |
| 40 | +
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| 41 | +Ablaufdiagramm |
| 42 | + |
| 43 | + |
| 44 | + |
| 45 | +## Programmbeispiel |
| 46 | + |
| 47 | +vgl. Joshua Bloch, Effective Java 2nd Edition, Seite 18 |
| 48 | + |
| 49 | +> Die beste Art der Implementation eines Singletons ist ein Enum mit nur einem Element. |
| 50 | +
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| 51 | +```java |
| 52 | +public enum EnumIvoryTower { |
| 53 | + INSTANCE |
| 54 | +} |
| 55 | +``` |
| 56 | + |
| 57 | +So wird es verwendet: |
| 58 | + |
| 59 | +```java |
| 60 | + var enumIvoryTower1 = EnumIvoryTower.INSTANCE; |
| 61 | + var enumIvoryTower2 = EnumIvoryTower.INSTANCE; |
| 62 | + LOGGER.info("enumIvoryTower1={}", enumIvoryTower1); |
| 63 | + LOGGER.info("enumIvoryTower2={}", enumIvoryTower2); |
| 64 | +``` |
| 65 | + |
| 66 | +Ausgabe in der Konsole: |
| 67 | + |
| 68 | +``` |
| 69 | +enumIvoryTower1=com.iluwatar.singleton.EnumIvoryTower@1221555852 |
| 70 | +enumIvoryTower2=com.iluwatar.singleton.EnumIvoryTower@1221555852 |
| 71 | +``` |
| 72 | + |
| 73 | +## Verwendung |
| 74 | + |
| 75 | +Ein Singleton sollte verwendet werden, wenn |
| 76 | +* genau eine Instanz der Klasse benötigt wird, die für Nutzer über einen wohldefinierten Zugriffspunkt erreichbar ist. |
| 77 | +* es möglich sein soll, diese Klasse durch Vererbung zu erweitern, ohne dass bei Verwendung der erweiterten Instanz Codeänderungen nötig sind. |
| 78 | + |
| 79 | +## Reale Anwendungen in Java |
| 80 | + |
| 81 | +* Logging-Klassen |
| 82 | +* Konfigurationsklassen in vielen Anwendungen |
| 83 | +* Verbindungspools |
| 84 | +* Dateimanager |
| 85 | +* [java.lang.Runtime#getRuntime()](http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Runtime.html#getRuntime%28%29) |
| 86 | +* [java.awt.Desktop#getDesktop()](http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/awt/Desktop.html#getDesktop--) |
| 87 | +* [java.lang.System#getSecurityManager()](http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/System.html#getSecurityManager--) |
| 88 | + |
| 89 | +## Vor- und Nachteile |
| 90 | +Vorteile: |
| 91 | +* Kontrollierter Zugriff auf die einzige Instanz. |
| 92 | +* Namensraum wird nicht unnötig belastet. |
| 93 | +* Operationen und Darstellungen können durch Vererbung verfeinert werden. |
| 94 | +* Bei Bedarf auch mehrere Instanzen möglich. |
| 95 | +* Flexibler als Klassenoperationen |
| 96 | + |
| 97 | +Nachteile: |
| 98 | +* Schwierig zu testen wegen globalem Status. |
| 99 | +* Möglicherweise komplexeres Lebenszyklusmanagement. |
| 100 | +* Bei Parallelität sind ohne sorgfältige Synchronisierung Engpässe möglich. |
| 101 | + |
| 102 | +## Verwandte Patterns |
| 103 | + |
| 104 | +* [Abstract Factory](https://java-design-patterns.com/patterns/abstract-factory/): Oft verwendet, um sicherzustellen, dass nur eine Instanz existiert. |
| 105 | +* [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. |
| 106 | +* [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. |
| 107 | + |
| 108 | +## Quellen |
| 109 | + |
| 110 | +* [Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software](https://amzn.to/3w0pvKI) |
| 111 | +* [Effective Java](https://amzn.to/4cGk2Jz) |
| 112 | +* [Head First Design Patterns: Building Extensible and Maintainable Object-Oriented Software](https://amzn.to/49NGldq) |
| 113 | +* [Java Design Patterns: A Hands-On Experience with Real-World Examples](https://amzn.to/3yhh525) |
| 114 | +* [Refactoring to Patterns](https://amzn.to/3VOO4F5) |
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