• Single Instance

Assegurar que a classe Java possua somente uma instância e forneça um ponto global de acesso a essa instância Singleton.

Exemplo do Mundo Real

Uma analogia do mundo real para o padrão Singleton é um governo emitindo um passaporte. Em um país, cada cidadão pode receber apenas um passaporte válido por vez. O escritório de passaportes garante que nenhum passaporte duplicado seja emitido para a mesma pessoa. Sempre que um cidadão precisa viajar, ele deve usar este passaporte único, que serve como o identificador único e globalmente reconhecido para suas credenciais de viagem. Este acesso controlado e gerenciamento de instância exclusivo espelham como o padrão Singleton garante o gerenciamento eficiente de objetos em aplicativos Java.

Em outras palavras

Assegura que somente um objeto de classe em particular seja criado.

De acordo com a Wikipédia

Na engenharia de software, o padrão Singleton é um padrão de design de software que restringe a instanciação de uma classe a um objeto. Isso é útil quando exatamente um objeto é necessário para coordenar ações no sistema.

Joshua Bloch, Effective Java 2nd Edition pg.18

Um tipo Enum de elemento único é a melhor maneira de implementar um Singleton

public enum EnumIvoryTower {
  INSTANCE
}

Então para usar:

    var enumIvoryTower1 = EnumIvoryTower.INSTANCE;
    var enumIvoryTower2 = EnumIvoryTower.INSTANCE;
    LOGGER.info("enumIvoryTower1={}", enumIvoryTower1);
    LOGGER.info("enumIvoryTower2={}", enumIvoryTower2);

A saída do console

enumIvoryTower1=com.iluwatar.singleton.EnumIvoryTower@1221555852
enumIvoryTower2=com.iluwatar.singleton.EnumIvoryTower@1221555852

Use o padrão Singleton quando

• Deve haver exatamente uma instância de uma classe, e ela deve ser acessível aos clientes a partir de um ponto de acesso bem conhecido
• Quando a única instância deve ser extensível por herança, e os clientes devem ser capazes de usar uma instância estendida sem modificar seu código

• A classe de Log
• Classes de configuração em muitos aplicativos
• Pools de conexão
• Gerenciador de arquivos
• java.lang.Runtime#getRuntime()
• java.awt.Desktop#getDesktop()
• java.lang.System#getSecurityManager()

Benefícios:

• Acesso controlado à instância única.
• Poluição reduzida do namespace.
• Permite refinamento de operações e representação.
• Permite um número variável de instâncias (se desejado mais de uma).
• Mais flexível do que operações de classe.

Desafios:

• Difícil de testar devido ao estado global.
• Gerenciamento de ciclo de vida potencialmente mais complexo.
• Pode introduzir gargalos se usado em um contexto concorrente sem sincronização cuidadosa.

• Abstract Factory: Geralmente usado para garantir que uma classe tenha apenas uma instância.
• Factory Method: O padrão Singleton pode ser implementado usando o padrāo Factory para encapsular a lógica de criação.
• Prototype: Evita a necessidade de criar instâncias, pode ser usado em conjunto com o Singleton para gerenciar instâncias únicas.

• Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software
• Effective Java
• Head First Design Patterns: Building Extensible and Maintainable Object-Oriented Software
• Java Design Patterns: A Hands-On Experience with Real-World Examples
• Refactoring to Patterns