[JS设计模式]：单例模式（1）

什么是单例模式

所谓单例，就是一个类只有一个实例，实现的方法一般是先判断是否存在实例，如果存在就直接返回，如果不存在就创建了再返回。这样确保了一个类只有一个实例对象。

实现的单例有很多种方式，最简单的一种方式就是对象字面量的方法，其字面量里面可以包含大量的属性和方法。

var mySingleton = {
    property1: "something",
    property2: "something else",
    method1: function () {
        console.log('hello world');
    }
};

如果想要扩展该对象，使用闭包的方式，在其内部创建私有属性和方法，只需要return暴露出你想暴露的公有属性跟方法，代码如下：

var mySingleton = function () {
    /* 这里声明私有变量和方法 */
    var privateVariable = 'something private';
    function showPrivate() {
        console.log(privateVariable);
    }

    /* 公有变量和方法（可以访问私有变量和方法） */
    return {
        publicMethod: function () {
            showPrivate();
        },
        publicVar: 'the public can see this!'
    };
};

var single = mySingleton();
single.publicMethod();  // 输出 'something private'
console.log(single.publicVar); // 输出 'the public can see this!'

为了节约资源，怎样在使用的时候才去初始化？我们可以另外一个构造函数里来初始化这些代码，如下：

var Singleton = (function () {
    var instantiated;
    function init() {
        /*这里定义单例代码*/
        return {
            publicMethod: function () {
                console.log('hello world');
            },
            publicProperty: 'test'
        };
    }

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

/*调用公有的方法来获取实例:*/
Singleton.getInstance().publicMethod();

知道了单例如何实现了，但单例用在什么样的场景比较好呢？其实单例一般是用在系统间各种模式的通信协调上，下面的代码是一个单例的最佳实践：

var SingletonTester = (function () {
    //参数：传递给单例的一个参数集合
    function Singleton(args) {
        //设置args变量为接收的参数或者为空（如果没有提供的话）
        var args = args || {};
        //设置name参数
        this.name = 'SingletonTester';
        //设置pointX的值
        this.pointX = args.pointX || 6; //从接收的参数里获取，或者设置为默认值
        //设置pointY的值
        this.pointY = args.pointY || 10;

    }

    //实例容器
    var instance;

    var _static = {
        name: 'SingletonTester',
        //获取实例的方法
        //返回Singleton的实例
        getInstance: function (args) {
            if (instance === undefined) {
                instance = new Singleton(args);
            }
            return instance;
        }
    };
    return _static;
})();

var singletonTest = SingletonTester.getInstance({ pointX: 5 });
console.log(singletonTest.pointX); // 输出 5 

其它实现方式

方法1

function Universe() {
    // 判断是否存在实例
    if (typeof Universe.instance === 'object') {
        return Universe.instance;
    }

    // 其它内容
    this.start_time = 0;
    this.bang = "Big";

    // 缓存
    Universe.instance = this;

    // 隐式返回this
}

// 测试
var uni = new Universe();
var uni2 = new Universe();
console.log(uni === uni2); // true

方法2

function Universe() {
    // 缓存的实例
    var instance = this;

    // 其它内容
    this.start_time = 0;
    this.bang = "Big";

    // 重写构造函数
    Universe = function () {
        return instance;
    };
}

// 测试
var uni = new Universe();
var uni2 = new Universe();
uni.bang = "123";
console.log(uni === uni2); // true
console.log(uni2.bang); // 123

方法3

function Universe() {
    // 缓存实例
    var instance;
    // 重新构造函数
    Universe = function Universe() {
        return instance;
    };
    // 后期处理原型属性
    Universe.prototype = this;
    // 实例
    instance = new Universe();
    // 重设构造函数指针
    instance.constructor = Universe;
    // 其它功能
    instance.start_time = 0;
    instance.bang = "Big";

    return instance;
}


// 测试
var uni = new Universe();
var uni2 = new Universe();
console.log(uni === uni2); // true

// 添加原型属性
Universe.prototype.nothing = true;

var uni = new Universe();

Universe.prototype.everything = true;

var uni2 = new Universe();

console.log(uni.nothing); // true
console.log(uni2.nothing); // true
console.log(uni.everything); // true
console.log(uni2.everything); // true
console.log(uni.constructor === Universe); // true

方式4

var Universe;
(function () {
    var instance;
    Universe = function Universe() {
        if (instance) {
            return instance;
        }
        instance = this;
        // 其它内容
        this.start_time = 0;
        this.bang = "Big";
    };
} ());

//测试代码
var a = new Universe();
var b = new Universe();
console.log(a === b); // true
a.bang = "123";
console.log(b.bang); // 123

实例

比如有这样一个常见的需求，点击某个按钮的时候需要在页面弹出一个遮罩层。

代码如下：

var createMask = function(){
   return document.body.appendChild(  document.createElement(div)  );
}
$( 'button' ).click( function(){
   Var mask  = createMask();
   mask.show();
})

问题是, 这个遮罩层是全局唯一的, 那么每次调用createMask都会创建一个新的div, 虽然可以在隐藏遮罩层的把它remove掉. 但显然这样做不合理.

再看下第二种方案, 在页面的一开始就创建好这个div. 然后用一个变量引用它.

var mask = document.body.appendChild( document.createElement( ''div' ) );

$( ''button' ).click( function(){
   mask.show();
} )

这样确实在页面只会创建一个遮罩层div, 但是另外一个问题随之而来, 也许我们永远都不需要这个遮罩层, 那又浪费掉一个div, 对dom节点的任何操作都应该非常吝啬.

如果可以借助一个变量. 来判断是否已经创建过div呢?

var mask;
var createMask = function(){
  if ( mask ) return mask;
  else{
    mask = document,body.appendChild(  document.createElement(div)  );
    return mask;
  }
}

看起来不错, 到这里的确完成了一个产生单列对象的函数. 我们再仔细看这段代码有什么不妥.

首先这个函数是存在一定副作用的, 函数体内改变了外界变量mask的引用, 在多人协作的项目中, createMask是个不安全的函数. 另一方面, mask这个全局变量并不是非需不可. 再来改进一下.

var createMask = function(){
  var mask;
  return function(){
      return mask || ( mask = document.body.appendChild( document.createElement('div') ) )
  }
}()

前面那个单例还是有缺点. 它只能用于创建遮罩层. 假如我又需要写一个函数, 用来创建一个唯一的xhr对象呢? 能不能找到一个通用的singleton包装器.

js中函数是第一型, 意味着函数也可以当参数传递. 看看最终的代码.

var singleton = function( fn ){
    var result;
    return function(){
        return result || ( result = fn .apply( this, arguments ) );
    }
}
 
var createMask = singleton( function(){
    return document.body.appendChild( document.createElement('div') );
 })

用一个变量来保存第一次的返回值, 如果它已经被赋值过, 那么在以后的调用中优先返回该变量. 而真正创建遮罩层的代码是通过回调函数的方式传人到singleton包装器中的. 这种方式其实叫桥接模式.

然而singleton函数也不是完美的, 它始终还是需要一个变量result来寄存div的引用. 遗憾的是js的函数式特性还不足以完全的消除声明和语句.

参考

• 深入理解JavaScript系列（25）：设计模式之单例模式
• 【Javascript设计模式1】-单例模式