Singleton Design Pattern: Kullanım Alanları, Avantajlar ve Dezavantajlar

Singleton Design Pattern, yazılım geliştirmede karşılaşılan çeşitli sorunları çözmek için kullanılan bir kalıptır. Ancak her şeyin iki yüzü olduğu gibi, Singleton'ın da olumlu ve olumsuz yanları bulunmaktadır. Bu kılavuzda, Singleton'ın ne zaman ve nasıl kullanılması gerektiğine, avantajlarına, dezavantajlarına ve bu tasarım kalıbının nasıl test edileceğine dair derinlemesine bir inceleme yapacağız.

Neden Singleton Design Pattern Kullanılır?

• Bir iş Konseptinde, bazı verilerin sistemde sadece tek bir instance'da saklanması gerekebilmektedir.
• Bu verilerin tutulacağı modellerin Singleton Pattern'ına göre tasarlanması daha uygundur.
• Kimi sınıflar vardır ki, yaptığı işi uygulama seviyesinde sade ve sadece tek bir instance ile giderebilmektedirler. Haliyle bu sınıfların işlevselliklerine ihtiyaç duyduğumuzda yeni bir nesne üretmek yerine üretilmiş önceki nesneyi kullanmak maliyet açısından oldukça performanslı olacaktır.

• Temel olarak, bir sınıfın yalnızca bir örneğinin(instance) oluşturulmasını ve bu tek örneğin(instance) global olarak erişilebilir olmasını sağlar. Bu işlevi sayesinde, Singleton çeşitli kullanım senaryolarında oldukça işlevsel olabilir.

  Singleton Design Pattern Kullanım Senaryoları

  • Singleton ile Global Durum Yönetimi

    Singleton, bir uygulama boyunca farklı bileşenler veya modüller arasında paylaşılan global durumu yönetmek için etkili bir araçtır. Örneğin, bir yapılandırma dosyası, uygulamanın farklı bölümleri tarafından okunabilir ve bu verilere erişim için Singleton sınıfı kullanılabilir.

  • Tek Bir Bağlantı Noktası

    Veritabanı bağlantıları, ağ soketleri veya diğer dış servislerle yapılan bağlantılar, kaynak yoğun işlemler olabilir. Bu tür bağlantılar için Singleton tasarım deseni, tüm uygulama boyunca yalnızca bir bağlantı noktası oluşturmayı ve böylece kaynakların etkin kullanılmasını sağlar.

  • Servislerin Yönetimi

    Servisler sıklıkla Singleton tasarım deseni ile tasarlanır. Özellikle, servislerin uygulama boyunca bir kez başlatılıp tekrar tekrar kullanılması gerektiğinde, Singleton bu durumu çok daha yönetilebilir hale getirir.

  • Dependency Injection

    Bazı modern yazılım geliştirme çerçeveleri, Singleton desenini Dependency Injection ile birleştirerek, servislerin veya diğer kaynakların uygulama boyunca yalnızca bir kez oluşturulmasını ve her yerde kolaylıkla kullanılabilmesini sağlar.

  • Thread Pool Yönetimi

    Multi-threaded uygulamalarda, thread'lerin yönetimi için Singleton tasarım deseni kullanılabilecek bir başka örnek olabilir. Bir thread pool'un bir kere oluşturulup, farklı işlemler tarafından tekrar tekrar kullanılması sistem kaynaklarını etkin bir şekilde kullanmayı sağlar.

Avantajlar

• Merkezi Erişim: Singleton, ilgili sınıfın tek bir örneğine uygulama boyunca merkezi bir erişim sağlar.
• Kaynak Optimizasyonu: Yalnızca bir nesne oluşturularak kaynak kullanımı optimize edilir.

Dezavantajlar

• Tek Sorumluluk İhlali: Bu tasarım kalıbı genellikle tek sorumluluk ilkesini ihlal eder.
• Test Edilebilirlik Sorunları: Singleton'lar Constructor erişilemez olacağından dolayı unit test'ler sırasında bazı sorunlara yol açabilir.
• Asenkron Sorunları: Bu pattern, asenkron süreçlerde birden fazla instance oluşturabilme ihtimaline sahiptir. Bundan dolayı özel bir işlem gerektirmektedir.

Singleton Design Pattern Sınırlılıklar

Singleton'un birçok avantajı olsa da, bazı sınırlılıkları da vardır. Bunlar arasında ölçeklenebilirlik ve test edilebilirlik gibi konular bulunmaktadır.

Test Edilebilirlik Sorunları

Singleton tasarım deseni, birçok kullanım senaryosunda yararlı olsa da, test edilebilirlik konusunda bazı zorluklar yaratabilir. İşte bu konudaki bazı önemli noktalar:

• Global Durum sorunu

  Singleton, genellikle global bir durumu temsil ettiğinden, bir test durumundan diğerine sızıntı yapabilir. Bu, bağımsız testlerin birbirini etkilemesine neden olabilir.

• Mocking Zorlukları sorunu

  Singleton nesnelerinin doğrudan inşa edilmesi, birim testleri sırasında mock (taklit) nesneler kullanmayı zorlaştırabilir. Bu, özellikle dış servisler veya veritabanı bağlantıları gibi bağımlılıkları olan Singleton sınıflarında problem yaratabilir.

• Paralel Testler sorunu

  Singleton, aynı nesnenin birden fazla iş parçacığı (thread) tarafından paylaşıldığı senaryolarda, paralel test yapmayı zorlaştırabilir.

• Kod Karmaşıklığı sorunu

  Aynı Singleton instance'ını birden fazla test senaryosunda yeniden kullanmak, karmaşık başlangıç (initialization) ve yıkım (teardown) prosedürlerine yol açabilir. Bu da kod karmaşıklığını ve sürdürülebilirlik zorluklarını (maintainability challenges) artırabilir.

• Tasarım Sınırlamaları sorunu

  Singleton, sınıfın yalnızca bir kez oluşturulduğu için, bu sınıfın farklı bağlamlarda farklı yapılandırmalarla test edilmesini zorlaştırabilir.

Peki Nasıl kodlarız?

Singleton Desenini C#'ta Uygulamak
öğrenmek için tıklayın(ingilizce),
öğrenmek için tıklayın(Türkçe)

for more information