JavaScript设计模式-单例模式

2024 年 4 月 6 日 513点热度 0人点赞 0条评论

介绍

结构

传统单例模式通常包含以下几个要素：

单例类（Singleton Class）：负责创建唯一实例的类。该类通常对外提供一个静态方法来获取实例。
getInstance 方法：静态方法，用于获取单例实例。在该方法中，通常会判断是否已经创建了实例，如果已经创建则直接返回该实例，如果尚未创建则创建一个新实例并返回。
私有构造函数：为了防止外部直接实例化该类，通常会将构造函数设为私有，这样外部就无法直接通过 new 关键字来创建实例。

在传统的单例模式中，确保只有一个实例存在的关键在于限制实例的创建过程。私有构造函数是一种常见的做法，通过将构造函数设为私有，可以防止外部直接实例化该类，从而确保只能通过特定的方法获取单例实例。
然而，在 ES6 的 class 中，无法直接将构造函数设为私有，因为 ES6 中的 class 语法并没有直接支持私有成员。这意味着外部仍然可以通过 new 关键字来实例化类。但是，可以通过其他方式来模拟私有构造函数，例如使用闭包或者 Symbol。
所以，ES6 中的 class 语法并没有违背单例模式的原则，只是在实现上可能与传统的私有构造函数略有不同。单例模式的核心思想仍然是确保只有一个实例存在，并且可以通过特定的方法来获取该实例。

工作原理

单例模式的工作原理如下：

当第一次调用获取实例的方法时，单例类会创建一个新的实例，并将其保存起来。
后续调用获取实例的方法时，单例类会直接返回之前保存的实例，而不会再创建新的实例。
这样就保证了在程序运行期间只有一个实例存在，并且所有对该实例的访问都通过同一个访问点。

优点

全局访问点：单例模式提供了一个全局访问点，可以方便地访问唯一实例。
节省资源：由于只有一个实例存在，可以节省系统资源。

缺点

可能引入全局状态：单例模式会引入全局状态，可能会对代码的可维护性和可测试性造成影响。
对扩展不友好：单例模式的实现可能会导致代码耦合度增加，对扩展不够友好。

应用场景

单例模式通常在需要确保只有一个对象被创建，并且提供全局访问点的情况下使用，例如数据库连接、线程池、日志记录器、浏览器中的 window 对象等。

实现单例模式

在JavaScript中，实现单例模式可以利用对象字面量、闭包、类等不同的方式。

1. 对象字面量方式

利用 JavaScript 中对象字面量的特性，可以非常简单地创建单例对象。

const Singleton = {
  instance: null,
  getInstance: function() {
    if (!this.instance) {
      this.instance = { /* 实例属性 */ };
    }
    return this.instance;
  }
};

// 使用示例
const singleton1 = Singleton.getInstance();
const singleton2 = Singleton.getInstance();

console.log(singleton1 === singleton2); // 应该输出 true

2. 使用闭包

通过闭包可以实现私有变量和方法，可以更好地封装单例对象的实现细节。

const Singleton = (function() {
  let instance;

  function createInstance() {
    // 创建单例实例的逻辑
    return { /* 实例属性 */ };
  }

  return {
    getInstance: function() {
      if (!instance) {
        instance = createInstance();
      }
      return instance;
    }
  };
})();

// 使用示例
const singleton1 = Singleton.getInstance();
const singleton2 = Singleton.getInstance();

console.log(singleton1 === singleton2); // 应该输出 true

3. 使用类

ES6引入了类的概念，可以使用类来实现单例模式。

class Singleton {
  static instance;
  constructor() {
  }
  static getInstance() {
    if (!this.instance) {
      this.instance = new Singleton();
    }
    return this.instance;
  }
  // 其他方法
}

// 使用示例
const singleton1 = Singleton.getInstance();
const singleton2 = Singleton.getInstance();

console.log(singleton1 === singleton2); // 应该输出 true

4. 使用 ES6 模块

ES6 模块自带单例特性，当导出的是对象、类、函数等引用类型时，导入的时候会自动单例化。

// singleton.js
class Singleton {
  // 类定义
}

export default new Singleton();

// 使用示例
import singleton from './singleton.js';

传统单例的几种形式

饿汉单例（Eager Singleton）：在应用程序启动时就创建单例对象。在整个生命周期中，单例对象都是可用的，无需等待创建过程。这种方式会在应用程序启动时立即创建实例。

class Singleton {
  static instance = new Singleton();

  constructor() {
    if (Singleton.instance) {
      throw new Error("Singleton instance already exists. Use Singleton.getInstance() to access it.");
    }
    // 初始化逻辑
  }

  static getInstance() {
    return Singleton.instance;
  }
  // 其他方法
}
// 使用示例
const singleton1 = new Singleton();
const singleton2 = Singleton.getInstance();

console.log(singleton1 === singleton2); // 应该输出 true

惰性单例（Lazy Singleton）：在需要时才创建单例对象。当第一次请求获取单例对象时，创建该对象并返回，以后的请求都会返回同一个实例。这种方式可以延迟对象的创建，只有在需要时才进行实例化。

class Singleton {
  static instance;
  constructor() {
  }
  static getInstance() {
    if (!this.instance) {
      this.instance = new Singleton();
    }
    return this.instance;
  }
  // 其他方法
}

// 使用示例
const singleton1 = Singleton.getInstance();
const singleton2 = Singleton.getInstance();

console.log(singleton1 === singleton2); // 应该输出 true