设计模式——单例模式（TypeScript版）

一、定义

单例模式就是保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点（静态方法）。

二、类图

三、优点

1. 由于单例模式在内存中只有一个实例，减少了内存开支，特别是一个对象需要频繁地创建、销毁时，而且创建或销毁时性能又无法优化，单例模式的优势就非常明显。
2. 由于单例模式只生成一个实例，所以减少了系统的性能开销。
3. 单例模式可以避免对资源的多重占用。
4. 单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问。

四、缺点

1. 单例模式一般没有借口，扩展困难，若要扩展，除了修改代码基本上没有第二种途径可以实现。
2. 单例模式对测试是不利的。在并行开发环境中，如果单例模式没有完成，是不能进行测试的，没有接口也不能使用mock的方式虚拟一个对象。
3. 单例模式与单一职责原则有冲突。

五、使用场景

需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多（即：重量级对象），但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问的数据库或文件的对象（比如数据源、session工厂等）

六、代码实现

在java版本中，单例模式有八种实现方式：饿汉式（静态常量）、饿汉式（静态代码块）、懒汉式（线程不安全）、懒汉式（线程安全，同步方法）、懒汉式（线程安全，同步代码块）、双重检查、静态内部类、枚举，那么利用TypeScript能实现哪几种呢？哪几种可用呢？通过从语法方面和线程方面进行分析，可实现的方式有饿汉式（静态变量）和懒汉式（线程不安全）这两种。

1. 饿汉式（静态常量）

class Singleton1 {
    // 1. 构造器私有化，外部不能new
    private constructor(){}

    // 2. 本类内部创建对象实例化
    private static instance : Singleton1 = new Singleton1();

    // 3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
    public static getInstance() : Singleton1 {
        return this.instance;
    }
}

经过编译后的js代码如下所示：

var Singleton1 = /** @class */ (function () {
    // 1. 构造器私有化，外部不能new
    function Singleton1() {
    }
    // 3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象
    Singleton1.getInstance = function () {
        return this.instance;
    };
    // 2. 本类内部创建对象实例化
    Singleton1.instance = new Singleton1();
    return Singleton1;
}());

通过分析编译后的代码可以看出，立即函数执行完毕后，会完成Singleton1的实例化过程，会造成内存浪费。

2. 懒汉式（线程不安全）

class Singleton2 {
    private constructor(){}

    private static instance: Singleton2 = null;

    public static getInstance() : Singleton2 {
        if (this.instance === null) {
            this.instance = new Singleton2();
        }

        return this.instance;
    }
}

经过编译后的js代码如下所示：

var Singleton2 = /** @class */ (function () {
    function Singleton2() {
    }
    Singleton2.getInstance = function () {
        if (this.instance === null) {
            this.instance = new Singleton2();
        }
        return this.instance;
    };
    Singleton2.instance = null;
    return Singleton2;
}());

通过分析编译后的js代码可以看出，其起到了懒加载的作用，并且js是基于单线程运行代码，所以不存在线程不安全问题，推荐该种方法。

最后用一个表格来总结一下单例模式的可用性。