设计模式之单例模式

简介

单例模式（Singleton Pattern）是一种设计模式，其目的是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问该实例。这在某些情况下非常有用，比如需要一个唯一的配置管理器、日志记录器、或资源管理器。

单例模式的特点

1. 唯一实例：类内部维护一个唯一实例，确保类的实例只有一个。
2. 全局访问点：提供一个全局访问点，以便其他类可以通过这个访问点获取该实例。
3. 延迟实例化：可以延迟创建实例，直到第一次使用时才进行实例化（懒汉模式）。

实现单例模式

饿汉模式

这种方法在类加载时就创建实例，比较简单，但如果实例占用资源较大而且在实际运行中未使用，会造成资源浪费。

class Singleton {
    private static instance: Singleton = new Singleton();
    private constructor() { }
    public static getInstance(): Singleton {
        return Singleton.instance;
    }
    public someMethod() {
        console.log('Singleton method called.');
    }
}
// 使用
const singleton = Singleton.getInstance();
singleton.someMethod();

懒汉模式

这种方法在第一次调用 getInstance 方法时才创建实例，适合需要延迟加载的情况。

class Singleton {
    private static instance: Singleton;
    private constructor() { }
    public static getInstance(): Singleton {
        if (!Singleton.instance) {
            Singleton.instance = new Singleton();
        }
        return Singleton.instance;
    }
    public someMethod() {
        console.log('Singleton method called.');
    }
}
// 使用
const singleton = Singleton.getInstance();
singleton.someMethod();

线程安全的懒汉模式

在多线程环境中，需要确保实例创建的线程安全性。

class Singleton {
    private static instance: Singleton;
    private static lock = new Object();
    private constructor() { }
    public static getInstance(): Singleton {
        if (!Singleton.instance) {
            synchronized (Singleton.lock) {
                if (!Singleton.instance) {
                    Singleton.instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return Singleton.instance;
    }
    public someMethod() {
        console.log('Singleton method called.');
    }
}
// 使用
const singleton = Singleton.getInstance();
singleton.someMethod();

单例模式的优缺点

优点：

• 控制实例数量：确保类只有一个实例，节省资源。
• 全局访问：提供全局访问点，方便访问实例。
• 延迟加载：可以实现延迟加载，减少不必要的资源消耗。

  缺点：

  • 扩展性差：单例类难以扩展，尤其是在需要子类化的情况下。
  • 多线程问题：在多线程环境下，需要小心处理实例创建的线程安全问题。
  • 隐藏依赖：使用单例模式可能会隐藏类之间的依赖关系，使代码难以测试和维护。