# Singleton(单例模式)
Singleton(单例模式)属于创建型模式,提供一种对象获取方式,保证在一定范围内是唯一的。
**意图: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。**
其实单例模式在前端体会的不明显,原因有:
1. 前端代码本身在单机运行,创建的任何变量都是天然分布式的,不需要担心影响另一个用户。
2. 后端代码是一对多的,分辨出哪些资源是请求间共享的,哪些是请求内独有的很重要。
另外我们说到单例,是隐含了一个范围的,指的是在某个范围内单例,比如在一个上下文中,还是一个房间中,还是一个进程,一个线程中单例,不同场景范围会不同。
## 举例子
如果看不懂上面的意图介绍,没有关系,设计模式需要在日常工作里用起来,结合例子可以加深你的理解,下面我准备了三个例子,让你体会什么场景下会用到这种设计模式。
### 多人游戏的共享物品
玩过游戏的同学都知道,我们在每局游戏中使用的公共物品在当前房间中是唯一的,但在游戏房间间却不是唯一的,所以这些公共物品肯定有不同的类去描述,那每局游戏中怎么拿公共物品,可以保证拿到的是当前局内唯一的?
### Redux 数据流
其实前端的 Redux 数据流本身就是单例模式,在一个应用中,数据是唯一的,但可以有不同的 UI 使用这份唯一的数据,甚至把一个表格组件展示在两个不同地方,比如全屏模式,但数据依然是一份,我们没有必要为了全屏展示表格,就让它再发一次取数请求,完全可以和原来的表格共享一份数据。
### 数据库连接池
每个 SQL 查询都依赖数据库连接池,如果每次查询都建立一次数据库连接池,则建立连接的速度会远远慢于 SQL 查询速度,因此你会怎么设计数据库连接池的获取方法?
## 意图解释
单例模式的意图很简单,几乎就是其字面含义:
**意图: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。**
对于多人游戏的共享物品,比如一口锅,要保证在一局游戏内唯一,就要提供一种方法访问到唯一实例。
Redux 数据流的 `connect` 装饰器就是全局访问点的一种设计。
数据库连接池可以提前初始化好,并通过固定 API 提供这个唯一实例。
## 结构图
`Singleton` 是单例模式的接口,客户只能通过其定义的 `instance()` 访问实例,以保证单例。
## 代码例子
下面例子使用 typescript 编写。
```typescript
class Ball {
private static _instance: Ball;
// 构造函数申明为 private,就可以阻止 new Ball() 行为
private constructor() {}
public static getInstance() {
if (Ball._instance === undefined) {
Ball._instance = new Ball();
}
return Ball._instance;
}
}
// 使用
const ball = Ball.getInstance()
```
可以仔细想想,为什么这个例子把单例写成了静态方法,而不是一个全局变量?其实全局变量也能解决问题,但由于会污染全局,要尽可能通过模块化方式解决,上面的例子就是一个较好的封装方式。
当然这只是一个最简单的例子,实际上单例模式还有几种模式:
### 饿汉式
初始化时就生成一份实例,这样调用时直接就能获取。
### 懒汉式
就是代码例子中写的,按需实例化,即调用的时候再实例化。
> **要注意,按需不一定是什么好事,如果 New 的成本很高还按需实例化,可能把系统异常的风险留到随机的触发时机,导致难以排查 BUG,另外也会影响第一次实例化时的系统耗时。**
对 JAVA 来说,单例还需要考虑并发性,有 **双重检测、静态内部类、枚举** 等办法解决,这里不具体展开。
## 弊端
单例模式的问题有:
- 对面向对象不太友好。对封装、继承、多态支持不够友好。
- 不利于梳理类之间的依赖关系。毕竟单例是直接调用的,而不是在构造函数申明的,所以要梳理关系要看完每一行代码才能确定。
- 可拓展性不好。万一要支持多例就比较难拓展,比如全局数据流可能因为微前端方案改成多实例、数据库连接池为了分治 SQL 改成多实例,都是有可能的,在系统设计之初就要考虑到未来是否还会保持单例。
- 可测试性不好,因为单例是全局共享的,无法保证测试用例间的隔离。
- 无法使用构造函数传参。
另外单例模式还可以被工厂方法所替代,所以不用特别纠结一种设计模式,可以结合使用,工厂函数也可以内嵌单例模式。
## 总结
单例模式概念、用法都简单,是架构设计常用方案,但要充分理解到单例模式的弊端,防止不恰当的使用。
> 讨论地址是:[精读《设计模式 - Singleton 单例模式》· Issue #278 · dt-fe/weekly](https://github.com/dt-fe/weekly/issues/278)
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