前端开发设计模式： 单例模式

什么是单例模式？(Singleton Pattern) 

单例模式，也叫单体模式，是一种创建型设计模式，是全局（或某一作用域范围）唯一实例，大家共享、复用一个实例对象。—— 最基础、最常见的设计模式

1、保证对象实例只创建一次，后续的引用都是同一个实例对象
2、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

单例模式特点：

• 唯一性：只有一个实例，无论在程序的任何地方访问这个类，都将得到同一个实例
• 全局访问：提供了一种全局访问该实例的方式，使得在整个程序中都可以方便地使用这个唯一的实例

为什么要用单例模式？

单例模式的优点

　　1、减少资源消耗：

　　　　对于一些需要频繁创建但又只需一个实例的对象，如全局状态管理、日志记录器等，使用单例模式可以避免重复创建对象带来的资源浪费和性能问题

　　2、全局访问

　　　　提供了一个简单的方式来访问唯一的实例，方便在不同的模块中使用

　　3、易于管理

　　　　由于只有一个实例，对于一些需要统一管理的对象，如配置对象、全局缓存等，使用单例模式可以方便地进行管理和维护。

单例模式的缺点

　　1、测试困难

　　　　由于单例通常是全局可访问的，这使得在单元测试中难以模拟和控制其行为，可能会导致测试的复杂性增加

　　2、违法单一职责原则

　　　　单例对象可能承担过多的职责，不利于代码的可维护性和扩展性

　　3、可能导致内存泄漏

　　　　如果单例对象在整个应用的生命周期中都存在，并且持有一些资源（如数据库连接、文件句柄等），如果不及时释放这些资源，可能会导致内存泄漏

单例模式的应用场景

　　1、全局状态管理

　　　　在前端应用中，可能需要一个全局的状态管理器来存储和管理应用的状态。使用单例模式可以确保只有一个状态管理器实例，避免状态的混乱和不一致。

　　2、日志记录器

　　　　日志记录器通常需要在整个应用中共享，以便在不同的地方记录日志。使用单例模式可以确保只有一个日志记录器实例，方便进行日志的统一管理和输出。

　　　　例如，可以创建一个单例的日志记录器对象，提供方法来记录不同级别的日志信息，并将日志输出到控制台或文件中。

　　3、数据库连接

　　　　在与数据库进行交互时，通常需要建立数据库连接。使用单例模式可以确保只有一个数据库连接实例，避免重复建立连接带来的资源浪费和性能问题。

　　　　例如，可以创建一个单例的数据库连接对象，提供方法来执行数据库查询和更新操作，并在应用启动时建立连接，在应用关闭时关闭连接。

　　　　常见的场景就是：web 实时通信 SSE连接

如何实现单例模式？

 单例模式实现有多种方式，如下：

一、全局对象（不推荐）

　　两种实现方式：

1. 在全局环境中用 var 字面量声明一个对象，利用 var 的变量提升 + 全局属性的特点（全局环境下的 var 变量会自动成为全局属性），所以慎用 var
2. 直接挂载到 全局对象 window 上

　　优点：

　　　　使用简单

　　缺点：

　　　　会存在全局污染

　　实例如下：

// 例1：
window.jQuery = window.$ = jQuery;

// 例2：
window._ = lodash

// 例3：
// 全局环境下的 var 变量会自动成为全局属性
var singleUser = {
    name: 'sam',
    id: 1001
}
//使用
console.log(singleUser.name) // sam
console.log(window.singleUser.name) // sam

二、立即执行函数  +  闭包实现

思路：利用 JS 的闭包 来保存那个唯一对象实例，这样就可以 通过 new 来获取唯一实例对象。

实例如下:

const GlobalUser = (function () {
    let instance  // 闭包保存的唯一实例对象

    function createInstance(obj){
        return obj
    }

    return function(obj) {
        if(!instance){
            instance = createInstance(obj)
        }
        
        return instance
    }
})()  // 立即执行，外层函数的价值就是他的闭包变量 instance

console.log(new GlobalUser({name: 'sam', id: '1001'}).name) // sam

// 依然是 sam，复用了第一次创建的实例
console.log(new GlobalUser({name: 'baby', id: '1002'}).name) // sam

console.log(new GlobalUser() === new GlobalUser()) // true

三、ES6 实现

　　1、ES6 类

class Singleton {
    constructor(){
        if(!Singleton.instance){
            Singleton.instance = this
        }
        return Singleton.instance;
    }
}

　　2、ES6 模块 Module 

　　ES6 的模块其实就是单例模式，模块中导出的对象就是单例的，多次导入其实是同一个引用。

• Singleton 模式：import 模块的代码只会执行一次，同一个 url 文件只会第一次导入时执行代码。后续任何地方 import 都不会执行模块代码了，也就是说，import 语句是 Singleton 模式的。
• 只读 - 共享：模块导入的接口的是只读的，不能修改。当然引用对象的属性值是可以修改的，不建议这么干，注意模块是共享的，导出的是一个引用，修改后其他方也会生效。

因此用 ESM 实现单例就比较简单了。

// 模块声明 config.js
export default {
    title: '设计模式'
}

// 使用
import config from './config.js'
console.log(config)  // {title: '设计模式'}
config.title = '修改一下'

import config2 from './config.js'
console.log(config, config2)  // {title: '修改一下'}  {title: '修改一下'}

单例模式的注意事项

　　1、线程安全

　　　　在多线程环境下，需要确保单例的创建是线程安全的。可以使用锁或其他同步机制来保证在多个线程同时访问单例时，只有一个实例被创建

　　2、延迟加载

　　　　可以考虑使用延迟加载的方式来创建单例实例，即在第一次访问单例时才创建实例。这样可以避免在应用启动时就创建一些可能不需要的对象，提高应用的启动速度。

　　3、可扩展性

　　　　在设计单例类时，要考虑到未来可能的扩展需求。尽量保持单例类的接口简洁和可扩展，以便在需要时可以方便地添加新的功能。