Tópico 04: Singleton

Definição

Singleton é um padrão de projeto que garante que uma classe tenha uma única instância e fornece um ponto de acesso global a essa instância.

Problema

Alguns recursos devem ser únicos na aplicação, como configurações, loggers e gerenciadores de conexões. Se cada módulo fizer new para criar sua própria instância, isso pode levar a:

• configurações diferentes espalhadas
• consumo excessivo de recursos
• difícil coordenar quem manda no estado

Neste exemplo, temos dois objetos diferentes que instanciam a mesma classe:

public class FaturaService {
  private ConfiguracaoSistema config = new ConfiguracaoSistema();

  public void processarFatura() {
    System.out.println("Configuração: " + config.getValor());
  }
}

public class RelatorioService {
  private ConfiguracaoSistema config = new ConfiguracaoSistema();

  public void gerarRelatorio() {
    System.out.println("Configuração: " + config.getValor());
  }
}

Uma das soluções sugere utilizar uma classe com métodos estáticos:

public class ConfiguracaoSistema {
  private static String valor = "configuração padrão";

  public static String getValor() {
    return valor;
  }

  public static void setValor(String novoValor) {
    valor = novoValor;
  }
}

Porém isso não é o ideal, pois a classe não pode implementar interfaces, não pode ser herdada e não pode ser instanciada. Também não é possível controlar a criação da instância, o que pode levar a problemas de concorrência.

Solução

Vamos criar uma solução que garanta uma única instância e forneça um ponto de acesso global, além de permitir a implementação de interfaces e herança e o controle da criação da instância.

• Construtor privado: apenas a própria classe pode instanciar a si mesma
• Campo estático: guarda a instância única
• Método estático (getInstancia): devolve sempre o mesmo objeto

Implementação

public class ConfiguracaoSistema {
  private static ConfiguracaoSistema instancia;

  // Construtor privado impede instanciamento externo
  private ConfiguracaoSistema() {
  }

  // Retorna a instância única, criando-a se necessário
  public static ConfiguracaoSistema getInstancia() {
    if (instancia == null) {
      instancia = new ConfiguracaoSistema();
    }
    return instancia;
  }
}

Utilização

O método estático garante que sempre será retornado o mesmo objeto, independente de quantas vezes seja chamado:

ConfiguracaoSistema c1 = ConfiguracaoSistema.getInstancia();
ConfiguracaoSistema c2 = ConfiguracaoSistema.getInstancia();
System.out.println(c1 == c2); // true

A primeira chamada é responsável por criar a instância, e as próximas chamadas apenas retornam a mesma instância.

Thread-safe

Essa solução, no entanto, não é thread-safe. Em um ambiente multi-thread, duas threads podem chamar getInstancia() ao mesmo tempo e criar duas instâncias diferentes.

Para resolver isso, no java, podemos usar sincronização:

public static synchronized ConfiguracaoSistema getInstancia() {
  if (instancia == null) {
    instancia = new ConfiguracaoSistema();
  }
  return instancia;
}

Isso garante que apenas uma thread por vez possa executar o método, evitando a criação de múltiplas instâncias.

Diagramas

A classe declara um construtor privado e um método estático que retorna a instância única.

Cliente é qualquer classe que precise acessar a instância única da classe Singleton.

Analogias

• Central de emergências (tipo 190/192/193):
  • Vários telefones, uma mesma central
  • Vários módulos do sistema, uma mesma instância
• Não faz sentido cada telefone ter sua própria “mini central”
• Singleton funciona como esse serviço único na aplicação

Aplicações

• Classes que só precisam de uma única instância:
  • configuração global
  • logger
  • gerenciador de conexões
  • cache em memória

Prós

• Instância única: garante que só exista uma instância da classe
• Acesso simples: pode ser acessada por meio do método estático MinhaClasse.getInstancia()
• Lazy loading: a instância é criada apenas quando necessária
• Estado global: permite compartilhar estado entre diferentes partes do sistema

Contras

• Acoplamento global: a classe está fortemente acoplada ao sistema, o que dificulta a manutenção e a reutilização
• Dificuldade de testes unitários: requer mocks para testar, pois a instância é global
• Violação de SRP: a classe pode assumir responsabilidades que não são suas, como gerenciar a própria instância

Resumo

• Singleton: uma instância + acesso global controlado
• Útil para recursos realmente únicos
• Use com cuidado: fácil virar anti‑padrão
• Considere alternativas:
  • injeção de dependências
  • gerenciamento por contêiner (ex.: Spring singleton scope)