إن نمط Singleton هو نمط تصميم إبداعي يضمن أن للفئة مثيل واحد فقط وتوفر نقطة وصول عالمية لذلك المثيل. يكون ذلك مفيدًا بشكل خاص عندما يتعين على الفصل تنسيق الإجراءات عبر النظام والحفاظ على الحالة أو الموارد المشتركة. لقد اكتسب نمط Singleton شهرة في سياقات هندسة البرمجيات المختلفة باعتباره تقنية فعالة لإدارة الموارد النادرة، وضمان الاتساق والتزامن، والحفاظ على الإعدادات على مستوى التطبيق.
في هندسة البرمجيات وأنماطها، يتم استخدام النمط الفردي بشكل متكرر لمركزية الوصول إلى الموارد الفردية، مثل بيانات التكوين أو خدمات التسجيل أو اتصالات قاعدة البيانات، وتجنب النسخ المتماثل غير الضروري أو الصراعات أو اختناقات الأداء. يعد نمط Singleton مناسبًا للمواقف التي قد يؤدي فيها وجود مثيلات متعددة إلى عواقب غير مرغوب فيها، مثل استنفاد الموارد أو حالة النظام غير المتسقة.
يعتبر نمط Singleton مناسبًا بشكل خاص في سياق النظام الأساسي AppMaster no-code ، والذي يمكّن العملاء من تطوير ونشر التطبيقات ومنطق الأعمال وخدمات RESTful بطريقة مبسطة وفعالة للغاية. يُنشئ AppMaster تطبيقات خلفية وويب وتطبيقات جوال عالية الأداء وقابلة للتطوير باستخدام لغات مثل Go (golang) للواجهة الخلفية وVue3 للويب وKotlin و SwiftUI للجوال. من خلال الاستفادة من نمط Singleton، يمكن للمطورين تقليل استخدام الموارد، والحفاظ على اتساق التطبيق، وضمان تجربة مستخدم سلسة عبر المكونات المختلفة للتطبيق.
يتكون تطبيق فئة Singleton النموذجي من العناصر الأساسية التالية:
- متغير خاص وثابت يحمل مرجعًا لمثيل المفردة،
- مُنشئ خاص يمنع إنشاء مثيل خارجي،
- طريقة عامة وثابتة (غالبًا ما تسمى getInstance) تقوم بإرجاع المرجع المفرد، و،
- آليات آمنة لمؤشر الترابط للتعامل مع الوصول المتزامن، إذا لزم الأمر.
لتعظيم فوائد نمط Singleton، يجب على المطورين الالتزام بأفضل الممارسات التالية:
- تأكد من تهيئة المثيل الفردي ببطء، مما يعني أنه يتم إنشاؤه فقط عند الحاجة، وليس عند بدء التشغيل. يؤدي هذا إلى الحفاظ على الذاكرة وتقليل حمل التهيئة.
- قم بتنفيذ النمط المفرد بطريقة آمنة للخيط إذا وصلت عدة سلاسل رسائل إلى المفرد في وقت واحد. يجب أن تتم هذه المزامنة بحكمة، لأنها يمكن أن تؤثر على أداء التطبيق.
- تجنب استخدام النمط الفردي للكائنات القابلة للتغيير وذات الحالة التي قد تؤدي إلى تأثيرات جانبية أو سلوكيات غير مقصودة. بدلاً من ذلك، استخدمه للكائنات المستقرة وعديمة الحالة التي تهدف إلى توفير خدمات على مستوى التطبيق، مثل إدارة التكوين أو التسجيل.
- توفير آلية لتجاوز أو استبدال مثيل مفرد لأغراض الاختبار، مثل حقن التبعية أو علامات التكوين. ويضمن ذلك قدرة المطورين على عزل السلوك واستكشاف المشكلات في المكونات الفردية وإصلاحها دون التأثير على النظام ككل.
ومن الجدير بالذكر أن نموذج Singleton يمكن أن يكون له بعض الجوانب السلبية المحتملة، ويجب على المطورين تقييم المقايضات قبل تطبيقه:
- يمكن في بعض الأحيان اعتبار المفردات نمطًا مضادًا إذا تم الإفراط في استخدامها أو إساءة استخدامها. يمكن أن يؤدي سوء استخدام المفردات إلى وجود تعليمات برمجية مقترنة بإحكام ويصعب صيانتها وزيادة خطر إدخال أخطاء أو مشكلات في الأداء.
- يمكن أن تعيق المفردات قابلية الاختبار، لأنها قد تقدم حالة عالمية وتبعيات تجعل من الصعب عزل المكونات، أو محاكاة السلوك، أو تعديل التبعيات لأغراض الاختبار.
- يمكن أن تؤدي المفردات إلى تعقيد التعليمات البرمجية لأنها قد تقدم ترتيبًا غير محدد للتهيئة، مما قد يؤدي إلى أخطاء وآثار جانبية إذا لم تتم إدارتها بشكل صحيح.
في الختام، يعد نمط Singleton نمطًا تصميميًا قويًا يساعد في إدارة الموارد النادرة، وضمان الحالة المتسقة، وتسهيل الوصول العالمي إلى سياقات هندسة البرمجيات المختلفة. ومن خلال الاستخدام الحكيم للوحدات المنفردة واتباع أفضل الممارسات، يمكن للمطورين جني فوائد هذا النمط في إنشاء تطبيقات فعالة وقابلة للتطوير، لا سيما ضمن الأنظمة الأساسية المتطورة مثل AppMaster.
