设计模式系列 -- 单例模式

核心概念

基本要求：

1. 保证此系统中只有一个类实例
2. 必须由创建本类自行创建
3. 必须提供创建的方法

创建的两种方式：

1. 饿汉式：在类加载时就创建好，
   1. 不会发生线程问题，创建速度快。
   2. 会消耗内存，一些无用的类也会被实例化。
2. 懒汉式：是在调用时就会创建
   1. 可能回发生线程安全的问题，但在 js 中不会产生这种状况。
   2. 防止垃圾产生

类图

单例模式的类图比较简单，如下一个基本的单例模式类图：

在 java 里可以通过在类里面实例化类，来实现饿汉式的创建方法，但必须私有化类的构造方法，在提供返回实习的方法，懒汉式的实现时在提供的调用方法里判断是否已经实现，如过有则直接返回实例，否则实例化对象后再返回，但这样有锁就会产生线程安全问题，所以要加上同步锁关键字 synchronized 来解决线程安全问题。

javaScript 中无类加载的概念，可能不太能体现出单例模式的优势，但思想可以借鉴，

应用

单例模式的思想无非就是在整个系统中只向外提供一个实例，利用这种思想，我们可以对比其他场景中的应用。比如

1. windows 在操作文件时，它就使用的是单线程，如果使用多线程的话，可能会造成意想不到的结果。
2. 数据库生成唯一主键，如果使用多个实力去生成唯一主键，那写入的时候可能会出现错误的情况。
3. 登录组件，弹框组件等这些系统想要单例的组件，如果调用时候会再生成一个，那就达不到我们想要的结果，我们可以想办法将这个组件单立起来，每次调用只返回已将创建好的的那一个。

要知道应用这些思想并不只适用于代码层面，也可以是模快之间，系统之间，服务器等。

栗子

唯一实例化

// 单例构造函数生成器
function SingletionNew(Constructor, ...params) {
    let instance;
    return function () {
        if (instance){ 
            return instance
        } 
        return instance = new Constructor(...params)
    }
}

// 想要生成唯一的 登录实例
let login = function (name) { 
    console.log('create')
    this.name = name
    this.login = function(){
        console.log('login')
    }
}

// 不通过单例构造器创建
let a = new login()
let b = new login()
// 生成多个实例
console.log(a === b) // false


// 通过单例构函数创建
let singletion_Login_Constructor = SingletionNew(login, 'tom')
// 生成一个能生成单例的构造函数
let singletionLoginA = singletion_Login_Constructor();
let singletionLoginB = singletion_Login_Constructor();
let singletionLoginC = singletion_Login_Constructor();  
let singletionLoginD = singletion_Login_Constructor()

// 即时创建再多，也只会打印一次 create,，也就是只创一次
console.log(singletionLoginA === singletionLoginB) // true

唯一调用

// 单次调用方法生成器
function SingletionApply(fn, ...params) {
    let result;
    return function () {
        if (result) return result 
        console.log(fn,params)
        return result = fn(...params)
    }
}

// 想要唯一调用的函数
let doneSomeThing = function (thing) { 
    console.log('havedoneSome:', thing)
    return true // 返回 true 是为了做标记说已将创建了
} 

// 生成唯一调用方法的函数
let singletion_login_call = SingletionApply(doneSomeThing, 'eat') 
singletion_login_call()
singletion_login_call()
singletion_login_call()

// 多次调用控制台只会打印一次 havedoneSome: eat

可以看到，不管是方法调用还是实例生成，都是使用到了一个构造器，这个构造器的功能就是能够让这个构造方法生成单一实例，或生成一个唯一调用的方法 的一个类似于包装函数一样，这样可以让功能单一化，抽取共用的部分，达到复用的效果，遵守单一职责原理。

但美中不足的是，原对象还可以直接被改变，也没有提供向外获取实例的方法，所以这并不符合单一职责概念，只是是用了一些 js 中的特殊的“手段”使其产生单例模式的效果。

终极大招

使用装饰器模式模拟类加载过程，其接口定义为单例模式的类图，动态的扩展且不回改变对象原有的封装性符合开闭原则，这也是为什么我不使用函数内变量来模拟私有变量的原因。

function Login(name) {
    this.name = name
    // 自己的业务逻辑  
}

// 要单例化的对象target，及创建时传参params
// 返回值覆盖原来的对象
function SingletionDecorater(target, ...params) {
    // 为类对象上添加实例化对象
    target.getInstance = function () {
        return target.instance
    }

    target.instance = new target(...params) // 实例化一次

    // 添加权限
    target = new Proxy(target, {
        set(target, key, value) { // 设置只读属性
            if (key === 'instance' || key === 'getInstance') {
                console.warn(`warn:can not set a new value for ${key}`)
                return
            }
            target[key] = value
        }, // 调用 new 时返回创建好的实例
        construct(target) {
            return target.instance
        }
    })
    return target
}

// 使用 SingletionDecorater 装饰的函数，保证三大要点 
Login = SingletionDecorater(Login, 'login') 

// 尝试修改
Login.instance = 555 // can not set a new value for instance

let login = Login.getInstance() // Singletion { name: 'Login' }  
let a = new Login('Login1') // 无论怎么创建都返回第一次创建的   
let c = new Login('Login2') //  Singletion { name: 'Login' }  
console.log(a) //Singletion { name: 'Login' } 
console.log(c === a)// true
console.log(c === login) // true

可以看到 Login = SingletionDecorater(Login, 'login')  类似 java 中创建单例对象的类加载过，并且此过程可懒汉，可饿汉，根据自己的装饰时机实现不同的效果。

这样就暂且完美的解决了单例模式不能再 JavaScript 中完美体现的问题，更多装饰器模式相关请移步装饰器章节。

为什么不适用 JS 内置修饰器，是因为我的 node 版本较低，当然，其原理都是一样的。

参考：

JavaScript 设计模式与开发实战 -- 曾探
JavaScript 设计模式 -- 张容铭
设计模式实训 --刘伟

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