JavaScript设计模式：单例模式

单例模式（Singleton Pattern） 是一种对象创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取该实例。

核心思想

唯一性：保证一个类只有一个实例。
全局访问点：提供一种方式来获取这个唯一的实例。

通常用于管理共享资源，如配置信息、线程池、缓存等。

模式结构

Singleton（单例类）：包含一个私有静态变量来持有类的唯一实例，并提供一个公有静态方法来获取这个实例。

代码实现

类实现方式

class Singleton {
  static instance = null;

  constructor() {
    // 私有构造函数，防止外部实例化
  }

  static getInstance() {
    if (!Singleton.instance) {
      // 确保只创建一个实例
      Singleton.instance = new Singleton();
    }
    return Singleton.instance;
  }

  doSomething() {
    console.log("Doing something...");
  }
}

// 获取单例对象并调用方法
const singleton = Singleton.getInstance();
singleton.doSomething();

// 再次获取单例对象，将得到同一个实例
const anotherInstance = Singleton.getInstance();
console.log(singleton === anotherInstance); // 输出 true

通过 Singleton.getInstance() 方法，无论何时调用，都会返回同一个实例。
单例对象的创建是延迟的，即在第一次调用 getInstance() 方法时才创建。

闭包实现方式

const Singleton = (function () {
  let instance;

  function init() {
    // 私有变量和方法
    const privateMethod = function () {
      console.log("Private method");
    };

    return {
      publicMethod: function () {
        console.log("Public method");
        privateMethod();
      },
    };
  }

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

// 获取单例对象并调用方法
const singleton = Singleton.getInstance();
singleton.publicMethod();

// 再次获取单例对象，将得到同一个实例
const anotherInstance = Singleton.getInstance();
console.log(singleton === anotherInstance); // 输出 true

模式效果

优点

资源节约：由于只有一个实例，避免了频繁创建和销毁对象，节约系统资源。
一致性：确保系统中数据的一致性。
控制全局访问：可以控制实例的访问方式，保证系统中只有一个共享实例。

缺点

全局状态：单例模式可能会导致全局状态的维护，增加测试和维护的难度。
扩展性：由于只能创建一个实例，可能会限制类的扩展。
多线程问题：在多线程环境中需要额外的处理来保证线程安全（尽管 JavaScript 是单线程的，但要注意在其他语言中的并发问题）。

应用场景

系统只需要一个实例，如配置文件读取器、数据库连接池、日志管理器等。
需要一个全局访问点来获取唯一的实例。

模式应用

1. jQuery

jQuery 虽然不是真正的单例模式，但它在使用中表现出单例模式的特点：

全局访问点：通过 $ 符号或 jQuery 提供了全局访问点。
唯一实例：无论何时调用 jQuery() 或 $()，都会返回相同的 jQuery 对象。

// 使用 jQuery 选择 DOM 元素
const myjQueryObject = $("<div>Hi, I'm a jQuery object!</div>");

// 全局访问 jQuery 对象
console.log(jQuery); // 输出 jQuery 对象
console.log($); // 输出 jQuery 对象

2. Pinia

Pinia 是 Vue 3 的官方状态管理库，展示了单例模式的特性：

单个 Store 实例：每个通过 defineStore 创建的 Store 都是一个单例。
全局状态访问：Pinia 提供 useStore 钩子，允许在应用的任何组件中访问同一个 Store 实例。

// 定义 Store
export const useCounterStore = defineStore('counter', {
  state: () => ({ count: 0 }),
  getters: {
    double: (state) => state.count * 2,
  },
  actions: {
    increment() {
      this.count++;
    },
  },
});

// 使用 Store
<script setup>
import { useCounterStore } from '@/stores/counter';
const store = useCounterStore();
</script>

总结

单例模式确保类的实例唯一性，并提供一个全局访问点。它适用于需要全局共享资源的场景，如配置管理器、数据库连接池等。然而，单例模式也可能导致全局状态难以管理、扩展性受限的问题。在 JavaScript 的很多库中（如 jQuery、Pinia），我们可以看到单例模式的实际应用。

单例模式优缺点明显，需要在使用时结合实际需求权衡利弊。

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