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El patrón de diseño singleton (instancia única) está diseñado para restringir la creación de objetos pertenecientes a una clase o el valor de un tipo a un único objeto.

Su intención consiste en garantizar que una clase sólo tenga una instancia y proporcionar un punto de acceso global a ella.

El patrón singleton se implementa creando en nuestra clase un método que crea una instancia del objeto sólo si todavía no existe alguna. Para asegurar que la clase no puede ser instanciada nuevamente se regula el alcance del constructor (con atributos como protegido o privado).

La instrumentación del patrón puede ser delicada en programas con múltiples hilos de ejecución. Si dos hilos de ejecución intentan crear la instancia al mismo tiempo y esta no existe todavía, sólo uno de ellos debe lograr crear el objeto. La solución clásica para este problema es utilizar exclusión mutua en el método de creación de la clase que implementa el patrón.

Las situaciones más habituales de aplicación de este patrón son aquellas en las que dicha clase controla el acceso a un recurso físico único (como puede ser el ratón o un archivo abierto en modo exclusivo) o cuando cierto tipo de datos debe estar disponible para todos los demás objetos de la aplicación.

El patrón singleton provee una única instancia global gracias a que:

• La propia clase es responsable de crear la única instancia.
• Permite el acceso global a dicha instancia mediante un método de clase.
• Declara el constructor de clase como privado para que no sea instanciable directamente.

[editar] Ejemplo de implementación

Una implementación correcta en el lenguaje de programación Java para programas multi-hilo es la solución conocida como "inicialización en demanda" sugerida por Bill Pugh:

public class Singleton {
    // El constructor privado no permite que se genere un constructor por defecto
    // (público) 
    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }

    private static class SingletonHolder {
           private static Singleton instance = new Singleton();
    }
}

A continuación, un ejemplo correcto de inicialización diferida. Se deja para comentar un error común en Java al no tener en cuenta la sincronización de métodos.

public class Singleton {
    private static Singleton INSTANCE = null;

    // Private constructor suppresses 
    private Singleton() {}

    // creador sincronizado para protegerse de posibles problemas  multi-hilo
    // otra prueba para evitar instantiación múltiple 
    private synchronized static void createInstance() {
        if (INSTANCE == null) { 
            INSTANCE = new Singleton();
        }
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (INSTANCE == null) createInstance();
        return INSTANCE;
    }
}

Una solución posible en C++ (conocida como el singleton de Meyers) en la cual el singleton es un objecto local estático (notar que esta solución no es segura en programas multi-hilo):

template<typename T> class Singleton
{

  public:
    static T& Instance()
    {
        static T laInstanciaSingleton; //asumir T posee un constructor por defecto
        return laInstanciaSingleton;
    }
};

class SoloUno : public Singleton<SoloUno>
{
    //..definir aquí el resto de la interfaz
};

[editar] Patrones relacionados

• Abstract Factory: muchas veces son implementados mediante Singleton, ya que normalmente deben ser accesibles públicamente y debe haber una única instancia que controle la creación de objetos.
• Monostate: es similar al singleton, pero en lugar de controlar el instanciado de una clase, asegura que todas las instancias tengan un estado común, haciendo que todos sus miembros sean de clase.f

[editar] Enlaces externos

• A Q&A page (java.sun.com)
• PEC(TM), compilador que garantiza la correcta instrumentación del patrón singleton y de otros patrones.