Creational Pattern

Singleton

Eager Initialization

Em Java e algumas outras linguagens, a tarefe de implementar o padrão Singleton é complexa. Primeiro é necessário proibir que novas instâncias sejam criadas alterando o nível de acesso do construtor para privado, a implementação precisa ser thread-safe e ter bom desempenho. Em alguns casos, garantir que aquela instância tenha uma inicialização tardia, lazy initialization.

Em Kotlin algumas dessas preocupações foram resolvidas com uso da palavra chave, keyword, object.

  • object tem uma diferença em relação a criação de classes em Java, ele não tem construtores, por isso, se for necessário implementar algum tipo de inicialização para o Singleton que estiver criando, por exemplo, carregar dados de um arquivo, isso terá que ser feito com o init.

Abaixo temos um exemplo de implementação de um Singleton em Kotlin, retirada do livro Kotlin Design Patterns and Best Practices.

Aqui temos um exemplo de Singleton utilizando uma abordagem de Eager Initialization, através do bloco init para fazer a requisição HTTP e armazenar a resposta na variável response.


object SingletonHttpClient {

    var response: String = ""
    private set

    init {
        val request = HttpRequest.newBuilder()
            .uri(URI.create("https://www.cheapshark.com/api/1.0/games?id=612"))
            .build()
        val client = HttpClient.newHttpClient()
        response = client
            .send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString()).body()
    }
}

Lazy Initialization

O uso do lazy delegate permite a implementação do padrão com a inicialização tardia.

Observer que essa implementação não é thread-safe.


class SingletonLazyHttpClient {
    var response: String = ""
        private set

    companion object {
        val instance: SingletonLazyHttpClient by lazy {
            SingletonLazyHttpClient()
        }
    }

    fun request() {
        val request = HttpRequest.newBuilder()
            .uri(URI.create("https://www.cheapshark.com/api/1.0/games?id=612"))
            .build()
        val client = HttpClient.newHttpClient()
        response = client
            .send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString()).body()
        println("Response: $response")
    }
}

Thread Safe

Solução com synchronized e double-checked locking

class SingletonSynchronized private constructor(private val data: String) {
    companion object {
        @Volatile
        private var instance: SingletonSynchronized? = null

        fun getInstance(value: String): SingletonSynchronized? {
            if (instance == null) {
                synchronized(this) {
                    if (instance == null) {
                        instance = SingletonSynchronized(value)
                    }
                }
            }
            return instance
        }
    }
    
    fun getData(): String = data
}
Solução com Static Holder Pattern

Essa implementação possui várias características importantes:

  • Construtor privado para evitar a instanciação direta
  • Objeto companion para manter a instância do singleton
  • Padrão de verificação dupla (double-check locking) para segurança em ambientes concorrentes
  • Inicialização tardia (a instância é criada apenas quando necessária)
  • Segurança em múltiplas threads usando @Volatile e bloco synchronized
  • Desempenho: Após a criação inicial, não há sobrecarga de sincronização
  • Segurança de memória: A anotação @Volatile garante a visibilidade adequada entre threads

Embora o Kotlin também ofereça a declaração object para singletons, o padrão Holder oferece mais flexibilidade quando você precisa de:

  • Construção com parâmetros
  • Inicialização tardia
  • Mais controle sobre o processo de inicialização

class SingletonHolder private constructor(private val data: String) {

    companion object {
        @Volatile
        private var instance: SingletonHolder? = null

        fun getInstance(value: String): SingletonHolder =
            instance ?: synchronized(this) {
                instance ?: SingletonHolder(value).also { instance = it }
            }
        //Add this method for testing purposes
        fun reset() {
            instance = null
        }
    }

    fun getData(): String = data

}