Chuyển tới nội dung chính

Bài 10: SINGLETON VÀ FACTORY METHOD PATTERN

1. Singleton Pattern​

1.1. Ý tưởng​

  • Singleton là mẫu thiết kế đảm bảo chỉ có một đối tượng duy nhất của một class trong suốt chương trình.
  • Các nơi trong chương trình muốn dùng thì đều trỏ về cùng một object đó, không tạo mới nữa.

1.2. Ví dụ ngoài đời​

  • Hiệu trưởng trong một trường học → chỉ có một người.
  • Tổng thống một quốc gia → chỉ có một.
  • Trong phần mềm: kết nối Database thường dùng Singleton để tránh mở nhiều kết nối gây tốn tài nguyên.

1.3. Code Python minh họa​

class Singleton:
    _instance = None   # biến class lưu instance duy nhất

    def __new__(cls):
        if cls._instance is None:
            cls._instance = super().__new__(cls)
        return cls._instance

# ----- Client -----
s1 = Singleton()
s2 = Singleton()

print(s1 is s2)  # True, vì chỉ có 1 instance

1.4. Bài tập cho học viên​

  • Viết một class DatabaseConnection theo Singleton pattern.
  • In ra id của object khi tạo 2 biến khác nhau, xem có giống nhau không.

2. Factory Method Pattern​

2.1. Ý tưởng​

  • Factory Method là mẫu thiết kế để tạo đối tượng mà không cần chỉ rõ class cụ thể.
  • Client chỉ gọi factory (nhà máy), factory sẽ quyết định tạo ra object nào.
  • Giúp code dễ mở rộng, không cần sửa chỗ client.

2.2. Ví dụ ngoài đời​

  • Nhà máy sản xuất phương tiện: chỉ cần gọi "sản xuất xe máy" hoặc "sản xuất ô tô", ta không cần quan tâm chi tiết quy trình lắp ráp.
  • Trong lập trình: bạn muốn tạo Circle, Square, Triangle thì chỉ cần gọi ShapeFactory.create("circle").

2.3. Code Python minh họa​

from abc import ABC, abstractmethod

# ----- Product -----
class Vehicle(ABC):
    @abstractmethod
    def drive(self):
        pass

class Bike(Vehicle):
    def drive(self):
        return "Đi bằng xe máy"

class Car(Vehicle):
    def drive(self):
        return "Đi bằng ô tô"

# ----- Factory -----
class VehicleFactory:
    def create_vehicle(self, vehicle_type):
        if vehicle_type == "bike":
            return Bike()
        elif vehicle_type == "car":
            return Car()
        else:
            raise ValueError("Loại phương tiện không hợp lệ!")

# ----- Client -----
factory = VehicleFactory()
v1 = factory.create_vehicle("bike")
v2 = factory.create_vehicle("car")

print(v1.drive())  # Đi bằng xe máy
print(v2.drive())  # Đi bằng ô tô

2.4. Bài tập cho học viên​

  • Viết một ShapeFactory có thể tạo Circle, Square, Triangle.
  • Mỗi shape có phương thức draw() in ra tên hình.
  • Test bằng cách gọi ShapeFactory.create("circle") và gọi draw().

3. So sánh và Ứng dụng​

  • Singleton: quản lý tài nguyên chung, khi chỉ cần 1 object duy nhất (ví dụ: logger, config, kết nối DB).
  • Factory Method: tách việc tạo object ra khỏi client, giúp dễ mở rộng khi có nhiều loại sản phẩm khác nhau.

Bài tập thực hành

Bài 1: Singleton - Kết nối Database​

Viết class DatabaseConnection theo Singleton Pattern.

  • Mỗi lần gọi DatabaseConnection(), chỉ được tạo duy nhất 1 instance.
  • In ra id(object) để kiểm tra, nếu tạo nhiều lần thì id phải giống nhau.

Gợi ý kiểm tra:

db1 = DatabaseConnection()
db2 = DatabaseConnection()
print(db1 is db2)  # True

Bài 2: Singleton - Logger​

Viết class Logger theo Singleton Pattern.

  • Có phương thức log(message) in ra tin nhắn.
  • Khi gọi logger ở nhiều nơi trong code, phải dùng chung một instance.

Ví dụ:

log1 = Logger()
log2 = Logger()
log1.log("Chương trình bắt đầu")
log2.log("Lỗi: Không tìm thấy file")

Bài 3: Factory - Hình học​

Viết ShapeFactory có thể tạo ra:

  • Circle với phương thức draw() in ra "Vẽ hình tròn"
  • Square với phương thức draw() in ra "Vẽ hình vuông"
  • Triangle với phương thức draw() in ra "Vẽ hình tam giác"

Ví dụ:

factory = ShapeFactory()
shape = factory.create_shape("circle")
shape.draw()

Bài 4: Factory - Phương tiện giao thông​

Viết TransportFactory có thể tạo ra:

  • Bike → phương thức move() in ra "Đi bằng xe máy"
  • Car → phương thức move() in ra "Đi bằng ô tô"
  • Bus → phương thức move() in ra "Đi bằng xe buýt"

Viết đoạn code cho phép nhập từ bàn phím "bike", "car", "bus" và tạo object tương ứng.

Bài 5: Kết hợp Singleton + Factory​

Tạo một hệ thống đặt đồ uống:

  • DrinkFactory có thể tạo Coffee, Tea.
  • Có class OrderManager (theo Singleton pattern) quản lý danh sách order.
  • Khi gọi OrderManager.add_order(drink), order sẽ được lưu trong danh sách chung.

Ví dụ:

factory = DrinkFactory()
coffee = factory.create_drink("coffee")
tea = factory.create_drink("tea")

order_manager = OrderManager()
order_manager.add_order(coffee)
order_manager.add_order(tea)

order_manager.show_orders()
# Output: Coffee, Tea