摘要:停更许久,近期计划更新设计模式系列。单例模式是创建型设计模式的一种。虽然它不是正规的单例模式,但不可否认确实具备类单例模式的特点。适用场景单例模式的特点,意图解决维护一个全局实例对象。
停更许久,近期计划更新:设计模式系列。
单例模式:限制类实例化次数只能一次,一个类只有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。
单例模式是创建型设计模式的一种。针对全局仅需一个对象的场景,如线程池、全局缓存、window 对象等。
模式特点类只有一个实例
全局可访问该实例
自行实例化(主动实例化)
可推迟初始化,即延迟执行(与静态类/对象的区别)
JavaScript 是一门非正规面向对象的语言,并没有类的定义。而单例模式要求一个 “唯一” 和 “全局访问” 的对象,在 JavaScript 中类似全局对象,刚好满足单例模式的两个特点:“唯一” 和 “可全局访问”。虽然它不是正规的单例模式,但不可否认确实具备类单例模式的特点。
// 全局对象 var globaObj = {};
使用全局变量会有以下问题:
命名空间污染(变量名冲突)
维护时不方便管控(容易不小心覆盖)
全局变量问题折中的应对方案:
使用命名空间
闭包封装私有变量(利用函数作用域)
ES6的 const/symbol
虽然全局变量可以实现单例,但因其自身的问题,不建议在实际项目中将其作为单例模式的应用,特别是中大型项目的应用中,全局变量的维护该是考虑的成本。
模式实现实现方式:使用一个变量存储类实例对象(值初始为 null/undefined )。进行类实例化时,判断类实例对象是否存在,存在则返回该实例,不存在则创建类实例后返回。多次调用类生成实例方法,返回同一个实例对象。“简单版” 单例模式:
let Singleton = function(name) { this.name = name; this.instance = null; } Singleton.prototype.getName = function() { console.log(this.name); } Singleton.getInstance = function(name) { if (this.instance) { return this.instance; } return this.instance = new Singleton(name); } let Winner = Singleton.getInstance("Winner"); let Looser = Singleton.getInstance("Looser"); console.log(Winner === Looser); // true console.log(Winner.getName()); // "Winner" console.log(Looser.getName()); // "Winner"
代码中定义了一个 Singleton 函数,函数在 JavaScript 中是“一等公民“,可以为其定义属性方法。因此我们可以在函数 Singleton 中定义一个 getInstance() 方法来管控单例,并创建返回类实例对象,而不是通过传统的 new 操作符来创建类实例对象。
this.instance 存储创建的实例对象,每次接收到创建实例对象时,判断 this.instance 是否有实例对象,有则返回,没有则创建并更新 this.instance 值,因此无论调用多少次 getInstance(),最终都只会返回同一个 Singleton 类实例对象。
存在问题:
不够“透明”,无法使用 new 来进行类实例化,需约束该类实例化的调用方式: Singleton.getInstance(...);
管理单例的操作,与对象创建的操作,功能代码耦合在一起,不符合 “单一职责原则”
“透明版” 单例模式:实现 “透明版” 单例模式,意图解决:统一使用 new 操作符来获取单例对象, 而不是 Singleton.getInstance(...)。
let CreateSingleton = (function(){ let instance; return function(name) { if (instance) { return instance; } this.name = name; return instance = this; } })(); CreateSingleton.prototype.getName = function() { console.log(this.name); } let Winner = new CreateSingleton("Winner"); let Looser = new CreateSingleton("Looser"); console.log(Winner === Looser); // true console.log(Winner.getName()); // "Winner" console.log(Looser.getName()); // "Winner"
“透明版”单例模式解决了不够“透明”的问题,我们又可以使用 new 操作符来创建实例对象。
“代理版“ 单例模式:通过“代理”的形式,意图解决:将管理单例操作,与对象创建操作进行拆分,实现更小的粒度划分,符合“单一职责原则”
let ProxyCreateSingleton = (function(){ let instance; return function(name) { // 代理函数仅作管控单例 if (instance) { return instance; } return instance = new Singleton(name); } })(); // 独立的Singleton类,处理对象实例 let Singleton = function(name) { this.name = name; } Singleton.prototype.getName = function() { console.log(this.name); } let Winner = new PeozyCreateSingleton("Winner"); let Looser = new PeozyCreateSingleton("Looser"); console.log(Winner === Looser); // true console.log(Winner.getName()); // "Winner" console.log(Looser.getName()); // "Winner"惰性单例模式
惰性单例,意图解决:需要时才创建类实例对象。对于懒加载的性能优化,想必前端开发者并不陌生。惰性单例也是解决 “按需加载” 的问题。
需求:页面弹窗提示,多次调用,都只有一个弹窗对象,只是展示信息内容不同。
开发这样一个全局弹窗对象,我们可以应用单例模式。为了提升它的性能,我们可以让它在我们需要调用时再去生成实例,创建 DOM 节点。
let getSingleton = function(fn) { var result; return function() { return result || (result = fn.apply(this, arguments)); // 确定this上下文并传递参数 } } let createAlertMessage = function(html) { var div = document.createElement("div"); div.innerHTML = html; div.style.display = "none"; document.body.appendChild(div); return div; } let createSingleAlertMessage = getSingleton(createAlertMessage); document.body.addEventListener("click", function(){ // 多次点击只会产生一个弹窗 let alertMessage = createSingleAlertMessage("您的知识需要付费充值!"); alertMessage.style.display = "block"; })
代码中演示是一个通用的 “惰性单例” 的创建方式,如果还需要 createLoginLayer 登录框, createFrame Frame框, 都可以调用 getSingleton(...) 生成对应实例对象的方法。
适用场景“单例模式的特点,意图解决:维护一个全局实例对象。”
引用第三方库(多次引用只会使用一个库引用,如 jQuery)
弹窗(登录框,信息提升框)
购物车 (一个用户只有一个购物车)
全局态管理 store (Vuex / Redux)
项目中引入第三方库时,重复多次加载库文件时,全局只会实例化一个库对象,如 jQuery,lodash,moment ..., 其实它们的实现理念也是单例模式应用的一种:
// 引入代码库 libs(库别名) if (window.libs != null) { return window.libs; // 直接返回 } else { window.libs = "..."; // 初始化 }优缺点
优点:适用于单一对象,只生成一个对象实例,避免频繁创建和销毁实例,减少内存占用。
缺点:不适用动态扩展对象,或需创建多个相似对象的场景。
TIPS: 多线程编程语言中,单例模式会涉及同步锁的问题。而 JavaScript 是单线程的编程语言,暂可忽略该问题。
参考文章
《JavaScript 设计模式》
《JavaScript 设计模式与开发实践》
《JavaScript 设计模式系统讲解与应用》
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作者:以乐之名
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