Singleton là gì? Giới thiệu những đặc điểm chính của Singleton và cách ứng dụng chuẩn xác

Singleton là gì? Nếu bạn đang muốn phát triển bản thân trong ngành lập trình thì hãy nghiên cứu thật kỹ về chủ đề này. Những thông tin liên quan đến Singleton Design Pattern đều được áp dụng cho việc phát triển phần mềm hiệu quả. Hãy theo dõi bài viết do FPT Shop cập nhật bên dưới để trang bị những kiến thức hữu ích nhé!

Giới thiệu khái quát về Singleton

Singleton là gì?

Singleton được hiểu là mẫu thiết kế trong lập trình hướng đối tượng. Nền tảng đảm bảo một lớp chỉ có duy nhất một sắc thái và thể hiện tính đặc trưng của nó. Đây cũng là cách để hệ thống truy cập, thể hiện nó từ bất kỳ nơi nào trong chương trình.

Khi một lớp được thiết kế theo mẫu Singleton sẽ có phương thức trả về duy nhất chính là biểu hiện của nó. Nếu dấu hiệu đó chưa tồn tại thì nó sẽ được tự động tạo mới trước khi trả về. Quá trình này thường được thực hiện bằng cách sử dụng biến tĩnh hoặc biến toàn cục để lưu trữ phương thức tĩnh, hỗ trợ truy cập đến biểu tượng đó.

Mẫu Singleton thường được sử dụng trong những trường hợp có nhiều dấu hiệu riêng biệt trong lớp. Vấn đề này có thể gây ra sự xung đột hoặc lãng phí tài nguyên, chẳng hạn như truy cập vào cơ sở dữ liệu, logging, cấu hình hệ thống và quản lý kết nối

Lý do cần sử dụng Singleton là gì?

Sử dụng Singleton mẫu trong trình cài đặt có nhiều lợi ích quan trọng, chẳng hạn như:

• Kiểm soát công việc hiện tại: Singleton đảm bảo chỉ thể hiện duy nhất một lớp được tạo ra. Đây là một cơ sở tốt để bạn kiểm soát việc tạo khả năng hiện có của một lớp. Lớp dữ liệu đó chắc chắn không được thể hiện theo dấu hiệu khác và cơ sở nhận diện là duy nhất.
• Quản lý tài nguyên: Trong các trường hợp cần quản lý tài nguyên có giới hạn như cơ sở kết nối cơ sở dữ liệu, Singleton góp phần vào việc đảm bảo khả năng sử dụng được dùng để tiết kiệm tài nguyên.
• Thuận tiện cho việc chia sẻ thông tin toàn cầu: Singleton cung cấp cơ sở thuận tiện để chia sẻ thông tin toàn cầu mà không cần truyền thông tin giữa các phần của chương trình.

Ví dụ về cách ứng dụng Singleton

Một ví dụ thực tế về việc ứng dụng mẫu Singleton có thể căn cứ vào công việc quản lý hệ thống cấu hình trong tập đoàn hoặc công ty lớn. Khi công ty có nhiều ứng dụng hoặc dự án sử dụng cùng một hệ thống cấu hình, họ có thể sử dụng Singleton để đảm bảo rằng chỉ có một hệ thống cấu hình chung được khai thác.

Lớp Singleton được thiết kế để lưu trữ tất cả các cấu hình thông tin quan trọng như cài đặt máy chủ, cơ sở dữ liệu đăng nhập thông tin, cài đặt bảo mật và các cấu hình thông tin khác. Mọi ứng dụng trong tập đoàn đều có thể sử dụng lớp Singleton để truy cập cấu hình thông tin mà không cần phải tạo nhiều bản sao hoặc truyền thông tin giữa các ứng dụng.

Điều này giúp công ty duy trì sự nhất quán và dễ dàng cập nhật cấu hình hệ thống tại một nơi duy nhất mà không cần phải điều chỉnh từng ứng dụng một cách độc lập. Việc sử dụng Singleton trong trường hợp này giúp tiết kiệm tài nguyên, giảm thiểu sự trùng lặp thông tin và đảm bảo tính đồng nhất của hệ thống cấu hình trên toàn bộ tập đoàn hoặc công ty.

Đánh giá ưu và nhược điểm của Singleton

Ưu điểm nổi bật

Cách ứng dụng mô hình Singleton trong trình cài đặt có nhiều ưu tiên quan trọng, bao gồm:

• Singleton có tác dụng kiểm soát quá trình tạo một đối tượng cụ thể để tất cả người dùng có thể truy cập.
• Trong một vài trường hợp cần quản lý tài nguyên có giới hạn như kết nối cơ sở dữ liệu, tệp tin hoặc bộ nhớ, Singleton giúp tiết kiệm tài nguyên bằng cách đảm bảo khả năng hiện thị của các tài nguyên có giá trị, tránh trùng lặp gây lãng phí.
• Mẫu Singleton giúp giảm thiểu tình trạng lặp đi lặp lại các nội dung đang có bằng cách cập nhật duy nhất một lớp được sử dụng toàn cầu.
• Trong nhiều trường hợp, Singleton còn mang đến tiện ích rruy cập lớp dữ liệu hiện tại mà không cần phải tạo mới hoặc truyền qua các đối tượng khác.

Nhược điểm cơ bản

• Tính chất phức tạp: Quá trình dùng công cụ thường dẫn đến việc tạo các mối quan hệ kết dính cao giữa các thành phần của chương trình, từ đó tạo ra sự phức tạp trong việc bảo trì và mở rộng mã nguồn.
• Bất định về đối tượng: Đối tượng Singleton không được tạo ra bằng cách thông thường, điều này có thể gây khó khăn trong việc hiểu và theo dõi các phụ thuộc, quan hệ giữa các đối tượng.
• Khó khăn trong việc kiểm thử: Đối với các đơn vị kiểm thử, việc thử nghiệm Singleton có thể trở nên phức tạp do sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các thành phần.
• Khó mở rộng: Việc mở rộng hoặc thay đổi một Singleton có thể gây ra rủi ro về toàn bộ hệ thống do sự kết dính cao và sự phụ thuộc quá mức vào Singleton.
• Hiệu suất khi tải cân đồng thời: Singleton có thể gây ra hiệu suất kém trong các tình huống tải cân đồng thời cao do việc sử dụng một thể hiện duy nhất.

Quy trình triển khai Singleton như thế nào?

Quy trình phát triển khai báo Singleton bao gồm các bước sau:

• Tạo lớp Singleton: Bước đầu tiên là tạo lớp Singleton với một phương thức tĩnh để trả về khả năng thực hiện duy nhất của lớp đó. Đảm bảo rằng hàm khởi tạo là riêng tư để ngăn chặn việc tạo thông tin qua hàm tạo bên ngoài lớp.
• Tạo biến tĩnh: Sử dụng một biến tĩnh để lưu trữ duy nhất lớp Singleton. Biến tĩnh này thường được khởi động bằng cách gọi phương thức khởi động riêng tư từ bên trong lớp
• Xác định truy cập phương thức định nghĩa: Tạo một phương thức tĩnh để cho phép các thành phần bên ngoài truy cập vào khả năng duy nhất của lớp Singleton. Phương thức này sẽ kiểm tra xem có thể đã được tạo hay chưa, và nếu chưa thì nó sẽ tạo mới trước khi trả về.
• Kiểm tra đa luồng: Nếu ứng dụng của bạn chạy trong môi trường đa luồng, hãy đảm bảo rằng việc phát triển Singleton của bạn cũng sẽ hoạt động chính xác trong các vấn đề đa luồng bằng cách sử dụng các kỹ thuật đồng bộ hóa như được đồng bộ hóa trong Java.
• Thử nghiệm và kiểm tra: Sau khi phát triển Singleton, hãy thực hiện các bài kiểm tra và thử nghiệm để đảm bảo rằng nó hoạt động chính xác và đáng tin cậy trong mọi vấn đề.
• Sử dụng bí quyết: Cuối cùng, hãy sử dụng Singleton cẩn thận và chắc chắn rằng việc sử dụng nó mang lại lợi ích và không gây ra nhược điểm mà bạn không muốn cho hệ thống của mình.

Quy tắc ngón tay cái khi sử dụng Singleton

Quy tắc ngón tay cái (The Rule of Thumb) là bộ nguyên tắc hướng dẫn cách sử dụng mẫu thiết kế Singleton vô cùng cẩn thận và có hiệu quả. 

Sự duy nhất và khả năng thay đổi

Singleton chỉ tạo một dấu hiện duy nhất  và cung cấp một cách truy cập, tìm kiếm, thể hiện đó từ mọi nơi trong ứng dụng. Tuy nhiên, bạn cần phải cân nhắc kỹ lưỡng về khả năng thay đổi của Singleton. Nếu Singleton có thể thay đổi giai đoạn thực thi của ứng dụng, điều này có thể gây ra sự phụ thuộc và khó khăn trong việc theo dõi tác động của sự thay đổi.

Hiệu suất và tải cân đồng thời

Singleton có thể đem lại lợi ích về hiệu suất trong trường hợp cần phải tiết kiệm tài nguyên bằng cách tạo một thể hiện duy nhất được sử dụng toàn bộ ứng dụng. Tuy nhiên, chúng ta cần phải cẩn trọng với tình huống tài cân đồng thời, nơi mà Singleton có thể trở thành điểm nghẽn trong việc xử lý đồng thời.

Kết dính và khả năng mở rộng

Singleton có thể tạo ra mức độ kết dính cao giữa các thành phần trong ứng dụng, đặc biệt nếu được sử dụng một cách không cân nhắc. Việc mở rộng hoặc thay đổi Singleton sau này cũng có thể gây ra vấn đề do kết dính cao này.

Đối tượng toàn cục và sẵn có

Trong một số trường hợp, Singleton có thể được sử dụng để lưu trữ thông tin toàn cục và sẵn có trong ứng dụng. Tuy nhiên, người dùng cần phải cân nhắc kỹ lưỡng về việc sử dụng chiến lược toàn cục này để tránh tình trạng ô nghẽn thông tin và đụng độ.

Giải đáp một số thắc mắc liên quan

Có thể sử dụng Singleton với ngôn ngữ lập trình nào?

Bạn có thể phát triển mẫu thiết kế Singleton trong hầu hết các thông tin cài đặt ngôn ngữ như Java, C++, C#, Python, JavaScript, PHP, Ruby và nhiều ngôn ngữ khác. Quá trình phát triển khai báo của Singleton sẽ có một chút khác biệt tùy thuộc vào ngôn ngữ cụ thể, nhưng ý tưởng cơ bản vẫn giống nhau. 

Điều này cho phép bạn sử dụng Singleton trong trình cài đặt dự án của mình, bất kể bạn sử dụng bất kỳ trình cài đặt ngôn ngữ nào.

Nên tìm hiểu về Singleton và Design Pattern ở đâu?

Bạn có thể tìm hiểu thêm về mẫu thiết kế Singleton và các mẫu thiết kế khác trong cuốn "Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software" của Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson và John Vlissides, còn được gọi là "Gang of Four" (GoF). 

Đây là một tác phẩm kinh điển về mẫu thiết kế phần mềm, nơi mà bạn có thể tìm hiểu về nguyên lý, áp dụng và triển khai của Singleton và các mẫu thiết kế khác.

Hiện nay, có rất nhiều tài liệu trực tuyến, blog, video hướng dẫn và diễn đàn trực tuyến khác có thể cung cấp thông tin chi tiết về mẫu thiết kế Singleton và Design Patterns. Các nguồn thông tin như GeeksforGeeks, Stack Overflow, Baeldung, DZone và tự cấp tài liệu chính thức của ngôn ngữ lập trình hoặc Framework cụ thể cũng là những nguồn tốt để tìm hiểu về Singleton và Design Patterns.

Ngoài ra, việc tham gia cộng đồng lập trình, tham gia các cuộc thảo luận trên diễn đàn và mạng xã hội chuyên ngành cũng là cách tốt để bạn học hỏi từ kinh nghiệm thực tiễn của các lập trình viên khác về việc sử dụng Singleton, Design Patterns trong các dự án thực tế.

Tạm kết

Những kiến thức trong bài viết trên đã giúp bạn đọc tìm hiểu Singleton là gì? FPT Shop hy vọng bạn có thể cập nhật cách sử dụng Singleton hiệu quả với những vai trò và tính năng của nó.

Xem thêm:

• BCT.D là gì? Bật mí cách áp dụng BTC Dominance để phân tích Crypto hiệu quả
• Hyperlapse là gì? Học ngay cách quay Hyperlapse chuẩn hình cực đơn giản và hiệu quả

Ngoài việc cung cấp nhiều kiến thức hay về mọi lĩnh vực trong cuộc sống, FPT Shop còn mang đến nhiều loại máy tính xách tay, điện thoại, máy tính bảng… Khi bạn lựa chọn sản phẩm tại đây sẽ nhận được nhiều lợi ích như giá tốt, chính sách ưu đãi và bảo hành hấp dẫn.

• Điện thoại Samsung