7. Singleton

Design Patterns. Урок: Singleton (Одиночка)

Singleton — порождающий паттерн, гарантирующий что у класса есть только один экземпляр, и предоставляющий глобальную точку доступа к нему.

Когда нужен Singleton?

Подключение к базе данных (один connection pool)
Конфигурация приложения (один объект настроек)
Логгер (единая точка записи логов)
Кеш (единое хранилище)
Event bus (единый шина событий)

Классическая реализация

class DatabaseConnection {
  private static instance: DatabaseConnection | null = null;
  private connection: any;

  // Приватный конструктор — никто не может создать экземпляр снаружи
  private constructor() {
    this.connection = createDatabaseConnection({
      host: process.env.DB_HOST,
      port: Number(process.env.DB_PORT),
      database: process.env.DB_NAME,
    });
    console.log('Database connection created');
  }

  // Единственный способ получить экземпляр
  static getInstance(): DatabaseConnection {
    if (!DatabaseConnection.instance) {
      DatabaseConnection.instance = new DatabaseConnection();
    }
    return DatabaseConnection.instance;
  }

  query(sql: string, params?: any[]): Promise<any> {
    return this.connection.execute(sql, params);
  }
}

// Использование
const db1 = DatabaseConnection.getInstance();
const db2 = DatabaseConnection.getInstance();
console.log(db1 === db2); // true — один и тот же объект

Thread-safe Singleton (для Node.js worker threads)

class ConfigManager {
  private static instance: ConfigManager | null = null;
  private static isCreating = false;
  private config: Record<string, any> = {};

  private constructor() {
    this.loadConfig();
  }

  static getInstance(): ConfigManager {
    if (!ConfigManager.instance) {
      if (ConfigManager.isCreating) {
        throw new Error('Circular dependency detected in ConfigManager');
      }
      ConfigManager.isCreating = true;
      ConfigManager.instance = new ConfigManager();
      ConfigManager.isCreating = false;
    }
    return ConfigManager.instance;
  }

  private loadConfig(): void {
    this.config = {
      apiUrl: process.env.API_URL ?? 'http://localhost:3000',
      debug: process.env.DEBUG === 'true',
      maxRetries: Number(process.env.MAX_RETRIES ?? 3),
    };
  }

  get<T>(key: string): T {
    return this.config[key] as T;
  }

  set(key: string, value: any): void {
    this.config[key] = value;
  }
}

// Использование
const config = ConfigManager.getInstance();
const apiUrl = config.get<string>('apiUrl');

Современный подход: модульный Singleton

В Node.js каждый модуль кешируется при первом import — это встроенный Singleton:

// logger.ts — это уже Singleton благодаря модульной системе Node.js
class Logger {
  private logs: string[] = [];

  log(message: string): void {
    const entry = `[${new Date().toISOString()}] ${message}`;
    this.logs.push(entry);
    console.log(entry);
  }

  getLogs(): string[] {
    return [...this.logs];
  }
}

// Экспортируем единственный экземпляр
export const logger = new Logger();

// В любом файле проекта:
import { logger } from './logger';
logger.log('App started'); // Всегда один и тот же экземпляр

Singleton vs Global Variable

Singleton — не просто глобальная переменная. Ключевые отличия:

Аспект	Global Variable	Singleton
Контроль создания	❌ Создаётся сразу	✅ Ленивая инициализация
Защита от множественных экземпляров	❌ Нет	✅ Есть
Наследование и расширение	❌ Сложно	✅ Возможно
Тестирование	❌ Трудно мокать	✅ Можно сбросить instance

Проблемы Singleton и как их избежать

Проблема 1: Тяжело тестировать

// Решение: добавь возможность сброса для тестов
class EventBus {
  private static instance: EventBus | null = null;

  static getInstance(): EventBus {
    if (!EventBus.instance) {
      EventBus.instance = new EventBus();
    }
    return EventBus.instance;
  }

  // Только для тестов!
  static resetInstance(): void {
    if (process.env.NODE_ENV === 'test') {
      EventBus.instance = null;
    }
  }
}

Проблема 2: Скрытые зависимости

// ❌ Синглтон внутри функции — скрытая зависимость
function processOrder(order: Order): void {
  const db = DatabaseConnection.getInstance(); // Скрыто!
  db.query('...');
}

// ✅ Явная зависимость через DIP
function processOrder(order: Order, db: Database): void {
  db.query('...');
}

Singleton в WordPress

// WordPress часто использует Singleton для плагинов
class MyPlugin {
  private static ?MyPlugin $instance = null;

  public static function getInstance(): self {
    if (self::$instance === null) {
      self::$instance = new self();
    }
    return self::$instance;
  }

  private function __construct() {
    add_action('init', [$this, 'init']);
    add_action('wp_enqueue_scripts', [$this, 'enqueueScripts']);
  }

  public function init(): void { /* ... */ }
  public function enqueueScripts(): void { /* ... */ }
}

// Инициализация
MyPlugin::getInstance();

Практические задания

Реализуй CacheManager — Singleton с методами get(key), set(key, value, ttlMs), delete(key), clear().
Создай EventBus Singleton с методами on(event, handler), off(event, handler), emit(event, data).
Напиши тест для Singleton: убедись что getInstance() всегда возвращает один объект.
Чем отличается Singleton от статического класса (все методы static)? Когда что использовать?
Изучи паттерн «Multiton» — обобщение Singleton для заданного количества экземпляров.