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单例模式描述
单例模式 （Singleton Pattern）又称为单体模式，顾名思义，单例模式中Class的实例个数最多为1，保证一个类只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。也就是说，第二次使用同一个类创建新对象的时候，应该得到与第一次创建的对象完全相同的对象。
当需要一个对象去贯穿整个系统执行某些任务时，单例模式就派上了用场。而除此之外的场景尽量避免单例模式的使用，因为单例模式会引入全局状态，而一个健康的系统应该避免引入过多的全局状态。
单例模式可能是设计模式里面最简单的模式了，虽然简单，但在我们日常生活和编程中却经常接触到，来看一下实际遇到的单例模式的场景：
- 比如玩单机或者运营类游戏，第二天继续玩时，我们希望是拿到同一份存档接着之前的玩，而不是每次都是从头开始。
- 编程中也有很多对象我们只需要唯一一个，比如数据库连接、线程池、配置文件缓存、浏览器中的 window/document 等，如果创建多个实例，会带来资源耗费严重，或访问行为不一致等情况。
- 类似于数据库连接实例，我们可能频繁使用，但是创建它所需要的开销又比较大，这时只使用一个数据库连接就可以节约很多开销。一些文件的读取场景也类似，如果文件比较大，那么文件读取就是一个比较重的操作。比如这个文件是一个配置文件，那么完全可以将读取到的文件内容缓存一份，每次来读取的时候访问缓存即可，这样也可以达到节约开销的目的。
另外前端业务中可能遇到的单例模式：
- 定义命名空间和实现分支型方法
- 登录框/单点登录
vuex和redux中的store
在类似场景中，这些例子有以下特点：
- 每次访问者来访问，返回的都是同一个实例；
- 如果一开始实例没有创建，那么这个特定类需要自行创建这个实例；
实现单例模式
实现单例模式需要解决以下几个问题：
- 如何确定Class只有一个实例？
- 如何简便的访问Class的唯一实例？
- Class如何控制实例化的过程？
- 如何将Class的实例个数限制为1？
我们一般通过实现以下两点来解决上述问题：
- 隐藏Class的构造函数，避免多次实例化
- 通过暴露一个
getInstance()方法来创建/获取唯一实例
根据上面游戏的例子提炼一下单例模式，游戏可以被认为是一个特定的类（Singleton），而存档是单例（instance），每次访问特定类的时候，都会拿到同一个实例。主要有下面几个概念：
Singleton：特定类，这是我们需要访问的类，访问者要拿到的是它的实例；instance：单例，是特定类的实例，特定类一般会提供 getInstance 方法来获取该单例；getInstance：获取单例的方法，或者直接由 new 操作符获取；
1、IIFE 方式创建单例模式
const Singleton = (function() {
let _instance = null // 存储单例
const Singleton = function() {
if (_instance) return _instance // 判断是否已有单例
_instance = this
this.init() // 初始化操作
return _instance
}
// 初始化方法
Singleton.prototype.init = function() {
this.foo = 'Singleton Pattern'
}
// 访问实例方法
Singleton.getInstance = function() {
if (_instance) return _instance
_instance = new Singleton()
return _instance
}
return Singleton
})()
const visitor1 = new Singleton()
const visitor2 = new Singleton() // 既可以 new 获取单例
const visitor3 = Singleton.getInstance() // 也可以 getInstance 获取单例
// 每次生成及访问都是同一个实例
console.log(visitor1 === visitor2) // true
console.log(visitor1 === visitor3) // true
- 闭包开销，并且因为 IIFE 操作带来了额外的复杂度，让可读性变差。
- IIFE 内部返回的
Singleton才是我们真正需要的单例的构造函数，外部的Singleton把它和一些单例模式的创建逻辑进行了一些封装。 - IIFE 方式除了直接返回一个方法/类实例之外，还可以通过模块模式的方式来进行。
IIFE 方式本质还是通过函数作用域的方式来隐藏内部作用域的变量，有了 ES6 的 let/const 之后，可以通过 { } 块级作用域的方式来隐藏内部变量
2、块级作用域方式创建单例
let getInstance;
{
let _instance = null // 存储单例
// 实际单例的构造函数
const Singleton = function() {
if (_instance) return _instance // 判断是否已有单例
_instance = this
this.init() // 初始化操作
return _instance
}
// 初始化
Singleton.prototype.init = function() {
this.foo = 'Singleton Pattern'
}
// 访问/获取实例方法
getInstance = function() {
if (_instance) return _instance
_instance = new Singleton()
return _instance
}
}
const visitor1 = getInstance()
const visitor2 = getInstance()
console.log(visitor1 === visitor2) // true
3、单例模式赋能
之前的例子中，单例模式的创建逻辑和原先这个类的一些功能逻辑（比如 init 等操作）混杂在一起，根据单一职责原则，这个例子我们还可以继续改进一下，将单例模式的创建逻辑和特定类的功能逻辑拆开，这样功能逻辑就可以和正常的类一样。
/* 功能类 */
class FuncClass {
constructor(bar) {
this.bar = bar
this.init()
}
init() {
this.foo = 'Singleton Pattern'
}
}
/* 单例模式的赋能类 */
const Singleton = (function() {
let _instance = null // 存储单例
const ProxySingleton = function(bar) {
if (_instance) return _instance // 判断是否已有单例
_instance = new FuncClass(bar)
return _instance
}
ProxySingleton.getInstance = function(bar) {
if (_instance) return _instance
_instance = new Singleton(bar)
return _instance
}
return ProxySingleton
})()
const visitor1 = new Singleton('单例1')
const visitor2 = new Singleton('单例2')
const visitor3 = Singleton.getInstance()
console.log(visitor1 === visitor2) // true
console.log(visitor1 === visitor3) // true
总结
优点
- 划分命名空间，减少全局变量
- 增强模块性，把自己的代码组织在一个全局变量名下，放在单一位置，便于维护
- 且只会实例化一次。简化了代码的调试和维护
缺点
- 由于单例模式提供的是一种单点访问，所以它有可能导致模块间的强耦合
- 从而不利于单元测试。无法单独测试一个调用了来自单例的方法的类，而只能把它与那个单例作为一 个单元一起测试。
我们应该在什么场景下使用单例模式呢：
- 当一个类的实例化过程消耗的资源过多，可以使用单例模式来避免性能浪费；
- 当项目中需要一个公共的状态，那么需要使用单例模式来保证访问一致性；
