設計模式入門：單例模式 Singleton Pattern

在軟體開發中，有些時候我們需要確保某個類別在整個應用程式中只存在一個實例。例如當我們開發一個設定管理器時，需要保證在整個程式執行期間，所有的設定讀取和修改都要經由同一個物件。這時候單例模式就派上用場了。

什麼是單例模式？

單例模式是一種設計模式，用來確保一個類別在程式中只會有一個實例，並且提供一個全域性都能存取的方式。簡單來說就是你在應用程式的任何地方，拿到的都是同一個「唯一的」物件。

想像你有一個應用程式的設定管理器，用來儲存資料庫連線、檔案路徑、環境變數等設定。這些設定必須被全域存取，而且不應該隨意更動。單例模式就能確保這個管理器只有一個實例，避免因為多個實例而導致設定不一致的問題。

單例模式的應用場景

單例模式應用的場景很廣泛，例如：設定管理器用來管理應用程式的各種設定，確保每次存取的都是相同的設定資料。應用在日誌系統，集中處理應用程式中的日誌記錄，保證日誌記錄的一致性。或者應用在資源管理，比如資料庫連線或檔案系統的資源管理，確保資源的單一實例存取。

單例模式的優缺點

單例模式有個很大的優點，就是它能確保某個類別在整個應用程式中只有一個實例，這讓管理全域性資源變得簡單又有效。另外單例模式還能延遲實例化，也就是說只有當你第一次需要它時才會建立這個實例，節省了系統資源。

單例模式也有缺點，它是全域變數的狀態，這讓程式在多執行緒環境下同時執行時，可能會產生預期外的狀況，導致程式比較難測試和排除錯誤。另外單例模式讓一個類別承擔了太多責任，不僅要建立實例，還要管理它的狀態和行為，這有可能讓類別變得過於複雜。因此在使用單例模式時需要慎重考量，以避免後續維護困難。

總結一下，單例模式在需要確保唯一實例的場景中是一個強大而有效的工具，也需謹慎使用。它適合於設定管理器、日誌系統、資源管理等需要單一實例的情況。如果應用得當，單例模式可以幫助你保持程式的穩定性和一致性。

如果想要深入理解設計模式，可以參考我今年在iThome鐵人賽撰寫的文章。
https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10347025