單例模式（Singleton）

定義

單例模式（Singleton Pattern）是一種創建型設計模式，目的是確保某個類別在應用程式中只有一個實例，並提供全域存取點。這個實例會在第一次被請求時建立，並在之後的所有請求中重複使用相同的實例。

特點

• 保證類別在系統中只有一個實例。
• 提供統一的全域存取方法（如 getInstance()）。
• 實例通常在內部自行建立並管理，外部無法直接實例化。
• 一般不允許傳入參數，若有需求建議使用其他設計模式（如工廠模式 + 單例）。

優點

• 實例控制：防止產生多個實例，確保資源的一致性。
• 節省資源：只建立一個實例，有效節省記憶體與資源消耗。
• 全域存取點：任何地方都可透過統一方法取得此實例，尤其適用於共用資源，如設定管理器、資料庫連線等。

缺點

• 不易遵守開閉原則：單例物件容易在多處被引用，修改時需小心影響整個系統。
• 不符合單一職責原則：單例經常承載多個邏輯職責，造成類別功能膨脹。
• 不利於測試：因為無法輕易取代或模擬單例，單元測試與相依注入會變得困難。
• 潛在的執行緒問題：在多執行緒環境中，若未妥善處理同步，可能導致建立多個實例。

常見實作（以 PHP 為例）

class Singleton
{
    private static ?Singleton $instance = null;

    // 私有建構子，禁止外部實例化
    private function __construct()
    {
        // 初始化程式
    }

    // 禁止複製實例
    private function __clone() {}

    // 禁止反序列化
    private function __wakeup() {}

    // 提供統一的存取方法
    public static function getInstance(): Singleton
    {
        if (self::$instance === null) {
            self::$instance = new self();
        }

        return self::$instance;
    }
}

使用情境

• 設定管理（Config）
• 資源共享（如資料庫連線、快取物件）
• 日誌系統（Logger）
• 多數情況下須謹慎使用，必要時才導入

注意事項

• 若需傳參數初始化，建議將單例改為延遲初始化並結合設定注入。
• Laravel 等框架中可使用 Service Container 管理單例（透過 singleton() 方法）。