Singleton

Bir ülkeyi düşünün. O ülkenin aynı anda yalnızca bir tane cumhurbaşkanı olur. Vatandaşlar, bakanlar, gazeteciler… herkes "cumhurbaşkanı" dediğinde aynı kişiden bahseder. Kimse kalkıp kendine ikinci bir cumhurbaşkanı seçemez.

Ya da bir apartmanı düşünün: binanın tek bir kapıcısı var. Hangi daireden seslenirseniz seslenin, aynı kapıcı gelir. Her dairenin kendi kapıcısını tutması hem gereksiz masraf olurdu hem de kargaşa yaratırdı: "Çöpü kim aldı? Paketi kime bıraktılar?"

Neden önemli?

Bazı şeylerin birden fazla olması sorun çıkarır. Bir ofiste tek bir ortak takvim varsa herkes toplantıları aynı yerden görür. Herkes kendi takvimini tutarsa iki toplantı aynı odaya aynı saatte konur.

Singleton, Creational (oluşturucu) kategorisinde bir desendir. Bir sınıfın tek bir örneğe (instance) sahip olmasını sınıfın kendisine garanti ettirir.

Nasıl sağlanır?

• Constructor private yapılır; dışarıdan new ile nesne oluşturulamaz.
• Sınıf, kendi tek örneğini static bir alanda tutar.
• Bu örneğe static bir property (genellikle Instance) üzerinden erişilir.
• Çok iş parçacıklı (multi-thread) ortamda iki thread'in aynı anda iki nesne üretmemesi için thread-safe başlatma gerekir. .NET'te bunun en temiz yolu Lazy<T> kullanmaktır.

Ne zaman kullanılır?

• Paylaşılan tek bir kaynak varsa: konfigürasyon, loglama, önbellek (cache), bağlantı havuzu.
• Nesnenin oluşturulması pahalıysa ve tekrar tekrar oluşturmak anlamsızsa.

Avantajlar

• Tek örnek garantisi ve kontrollü erişim.
• Lazy (tembel) başlatma ile ihtiyaç duyulana kadar oluşturulmaz.

Dezavantajlar ve uyarılar

• Aslında bir global state'tir; gizli bağımlılıklar oluşturur.
• Birim testlerde taklit (mock) etmek zordur.
• Single Responsibility'yi zorlar: sınıf hem işini yapar hem kendi yaşam döngüsünü yönetir.

Senaryo: Uygulamanın her yerinden kullanılan bir AppSettings (ayarlar) sınıfı. Ayarlar dosyadan bir kez okunmalı ve herkes aynı nesneyi kullanmalı.

Adım 1 Thread-safe Singleton sınıfı

Lazy<T> sayesinde nesne ilk erişimde ve yalnızca bir kez oluşturulur; thread güvenliğini .NET üstlenir.

public sealed class AppSettings
{
    // Lazy<T>: ilk erişimde oluşturur, varsayılan olarak thread-safe'tir.
    private static readonly Lazy<AppSettings> _instance =
        new(() => new AppSettings());

    public static AppSettings Instance => _instance.Value;

    public string ConnectionString { get; private set; }
    public int MaxUsers { get; set; }

    // private constructor: dışarıdan "new AppSettings()" yazılamaz.
    private AppSettings()
    {
        Console.WriteLine(">> AppSettings oluşturuldu (dosyadan okunuyor...)");
        ConnectionString = "Server=localhost;Database=Shop";
        MaxUsers = 100;
    }
}

Adım 2 Singleton'ı kullanan iki farklı servis

İki ayrı sınıf, birbirinden habersiz şekilde aynı ayarlar nesnesine erişir.

public class OrderService
{
    public void PrintConfig() =>
        Console.WriteLine($"OrderService -> {AppSettings.Instance.ConnectionString}");
}

public class UserService
{
    public void IncreaseLimit() => AppSettings.Instance.MaxUsers += 50;
}

Adım 3 Kullanım

Tüm parçaları bir araya getiren istemci (client) kodu:

Console.WriteLine("Program başladı.");

var orders = new OrderService();
var users = new UserService();

orders.PrintConfig();      // AppSettings burada ilk kez oluşturulur
users.IncreaseLimit();     // aynı nesne üzerinde değişiklik

var a = AppSettings.Instance;
var b = AppSettings.Instance;
Console.WriteLine($"MaxUsers: {a.MaxUsers}");
Console.WriteLine($"a ve b aynı nesne mi? {ReferenceEquals(a, b)}");

// var c = new AppSettings();  // DERLEME HATASI: constructor private

Konsol çıktısı

Program başladı.
>> AppSettings oluşturuldu (dosyadan okunuyor...)
OrderService -> Server=localhost;Database=Shop
MaxUsers: 150
a ve b aynı nesne mi? True

Kodda dikkat edilmesi gerekenler

• "AppSettings oluşturuldu" mesajı yalnızca bir kez yazıldı; Instance'a kaç kez erişilirse erişilsin yeni nesne üretilmedi.
• UserService'in yaptığı değişiklik (MaxUsers += 50) diğer herkes tarafından görüldü, çünkü herkes aynı nesneyi paylaşıyor.
• sealed anahtar kelimesi, kalıtım yoluyla ikinci bir örnek oluşturulmasını engeller.