النمط المفرد

يُعد نمط التصميم المفرد[4] أحد أنماط التصميم الثلاثة والعشرون المعروفة باسم "عصابة الأربعة" (بالإنجليزية: "Gang of Four" design patterns)‏ التي تصف كيفية حل مشكلات التصميم المتكررة لتصميم برامج كائنية التوجه قابلة لإعادة الاستخدام ومرنة، أي الكائنات التي يسهل فيها التنفيذ (بالإنجليزية: implement )‏ والتغيير والاختبار وإعادة الاستخدام.

يحل نمط التصميم الفردي مشاكل مثل:[5]

• كيف يمكن التأكد من أن الصنف لديه مثيل(بالإنجليزية: instance)‏ واحد فقط؟
• كيف يمكن الوصول إلى المثيل الوحيد الصنف بسهولة؟
• كيف يمكن الصنف التحكم في تمثيها(بالإنجليزية: instantiation)‏؟
• كيف يمكن تقييد عدد أمثال الصنف ؟

يصف نمط التصميم الفردي كيفية حل هذه المشاكل:

• إخفاء مُنشئ الصنف .(بالإنجليزية: Hide the constructor of the class)‏
• قم بتعريف (بالإنجليزية: Define)‏عملية ثابتة عامة (بالإنجليزية: public static operation)‏ (()getInstance) تقوم بإرجاع (بالإنجليزية: returns)‏ المثيل الوحيد الصنف (بالإنجليزية: sole instance of the class)‏ .

الفكرة الرئيسية في هذا النمط هي جعل الصنف نفسه مسؤول عن التحكم في استنساخه (التي يتم استنساخه مرة واحدة فقط). يضمن المُنشئ المخفي (المُعلن بوصول خاص(بالإنجليزية: declared private)‏ ) أنه لا يمكن إنشاء مثيل الصنف على الإطلاق من خارج الصنف. يمكن الوصول إلى العملية الثابتة العامة (بالإنجليزية: public static operation)‏ بسهولة باستخدام اسم الصنف واسم العملية (بالإنجليزية: operation)‏ (()Singleton.getInstance).

• يمكن للمصنع المجرد (بالإنجليزية: abstract factory)‏، طريقة المصنع (بالإنجليزية: factory method)‏، والباني ، وأنماط النموذج الأولي (بالإنجليزية: prototype )‏ استخدام الانماط المفردة (بالإنجليزية: singletons)‏ في تنفيذها.
• غالبًا ما تكون كائنات الواجهة (بالإنجليزية: Facade )‏مفردة (بالإنجليزية: singletons)‏ لأن كائن واجهة (بالإنجليزية: Facade )‏ واحد فقط مطلوب.
• غالبًا ما تكون حالة للكائنات (بالإنجليزية: State objects)‏ فردية (بالإنجليزية: singleton)‏.
• غالبًا ما تُفضل الأنماط المفردة (بالإنجليزية: Singletons )‏ على المتغيرات العامة (بالإنجليزية: global variables)‏ للأسباب التالية:
  • فهي لا تلوث مساحة الاسم العامة(بالإنجليزية: global namespace)‏ (أومساحة الاسم التي تحتوي عليها، في اللغات ذات مساحات الأسماء المتداخلة(بالإنجليزية: nested namespaces)‏) بمتغيرات غير ضرورية. [4]
  • أنها تسمح بالتخصيص البطيء للذاكرة والتهيئة (بالإنجليزية: lazy allocation and initialization)‏، في حين أن المتغيرات العامة في العديد من اللغات سوف تستهلك دائما الموارد المتاحة (بالإنجليزية: resources)‏ .

تنفيذ النمط المفرد يجب أن يتبع التالي:

• التأكد من وجود مثيل واحد فقط من صنف النمط الفردي (بالإنجليزية: only one instance of the singleton class)‏؛ و
• توفير الوصول العام (بالإنجليزية: global access)‏ إلى هذا المثيل (بالإنجليزية: instance)‏.

عادة، يتم ذلك عن طريق:

• الإعلان (بالإنجليزية: declaring)‏عن بنائات (بالإنجليزية: constructors )‏ الصنف لتكون بحالة الوصول الخاص(بالإنجليزية: private)‏. و
• توفير طريقة ثابتة (بالإنجليزية: static method )‏ تقوم بإرجاع عنوان كمرجع (بالإنجليزية: reference)‏ إلى المثيل (بالإنجليزية: instance)‏.

يتم تخزين المثيل عادة كمتغير ثابت خاص (بالإنجليزية: private static variable)‏؛ يتم إنشاء المثيل عند تهيئة (بالإنجليزية: initialized )‏المتغير، في مرحلة ما قبل استدعاء (بالإنجليزية: static method )‏ لأول مرة. فيما يلي نموذج تنفيذ مكتوب بلغة Java .

public final class Singleton {

  private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

  private Singleton() {}

  public static Singleton getInstance() { 
    return INSTANCE;
  }
}

public sealed class Singleton {

  private static readonly Singleton INSTANCE = new Singleton();

  private Singleton() {}

  public static Singleton Instance { 
    get {
      return INSTANCE;
    }
  }
}

public static class Singleton {

  private static readonly MyOtherClass INSTANCE = new MyOtherClass();

  public static MyOtherClass Instance {
    get {
      return INSTANCE;
    }
  }
}

public final class Singleton {
 
  private static volatile Singleton instance = null;

  private Singleton() {}

  public static Singleton getInstance() {
    if (instance == null) {
      synchronized(Singleton.class) {
        if (instance == null) {
          instance = new Singleton();
        }
      }
    }

    return instance;
  }
}

class Singleton {
   
  static Singleton _instance;
  
  static Singleton get instance => _instance ?? Singleton._();
  
  Singleton._() => _instance = this;
}

class Singleton {
  private static $instance = null; 

  private function __construct(){}

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

    return self::$instance;
  }
}

public class Coin {

  private static final int ADD_MORE_COIN = 10;
  private int coin;
  private static Coin instance = new Coin(); // Eagerly Loading of single ton instance

  private Coin(){
    // private to prevent anyone else from instantiating
  }

  public static Coin getInstance(){
    return instance;
  }

  public int getCoin(){
    return coin;
  }

  public void addMoreCoin(){
    coin += ADD_MORE_COIN;
  }

  public void deductCoin(){
    coin--;
  }
}

object Coin{
  // wrong example.
  private var coin: Int = 0

  fun getCoin():Int{
    return coin
  }

  fun addCoin(){
    coin += 10
  }

  fun deductCoin(){
    coin--
  }
}

unit SingletonPattern;

interface

type
 TTest = class sealed
 strict private
  FCreationTime: TDateTime;
 public
  constructor Create;
  property CreationTime: TDateTime read FCreationTime;
 end;

function GetInstance: TTest;

implementation

uses
 SysUtils
 , SyncObjs
 ;

var
 FCriticalSection: TCriticalSection;
 FInstance: TTest;

function GetInstance: TTest;
begin
 FCriticalSection.Acquire;
 try
  if not Assigned(FInstance) then
   FInstance := TTest.Create;

  Result := FInstance;
 finally
  FCriticalSection.Release;
 end;
end;

constructor TTest.Create;
begin
 inherited Create;
 FCreationTime := Now;
end;

initialization
 FCriticalSection := TCriticalSection.Create;

finalization
 FreeAndNil(FCriticalSection);

end.

procedure TForm3.btnCreateInstanceClick(Sender: TObject);
var
 i: integer;
begin
 for i := 0 to 5 do
  ShowMessage(DateTimeToStr(GetInstance.CreationTime));
end;

• المقال بالكامل " تقنيات نمط تصميم Singleton "
• أربع طرق مختلفة لتنفيذ المفرد في جاوا " طرق تنفيذ المفرد في جاوا "
• مقتطف من كتاب: تنفيذ نمط Singleton في C # بواسطة جون سكيت
• Singleton في Microsoft Developer & Practice Practice Center
• مقالة آي بي إم " قفل مزدوج ونمط Singleton " بقلم بيتر هاجار
• مقالة آي بي إم " استخدم أغانيك الفردية بحكمة " بقلم جيه بي رينزبيرجر
• مقال Javaworld " Simply Singleton " بقلم ديفيد جيري
• مقال على Google " لماذا تعد الجنايات الفردية مثيرة للجدل "
• كاشف Singleton من Google (يحلل رمز Java الثانوي لرصد المفردات)

النمط المفرد في المشاريع الشقيقة

---

• صور وملفات صوتية من كومنز

• بوابة برمجة الحاسوب
• بوابة علم الحاسوب