JS原型实现单例模式全解析

有志者，事竟成！如果你在学习文章，那么本文《JS原型实现单例模式详解》，就很适合你！文章讲解的知识点主要包括，若是你对本文感兴趣，或者是想搞懂其中某个知识点，就请你继续往下看吧~

单例模式确保一个类只有一个实例并提供全局访问点；2. JavaScript中常用闭包和IIFE实现，通过私有变量instance和getInstance方法保证实例唯一性；3. 可通过原型链扩展单例功能，将方法挂载到构造函数原型上；4. 优点包括唯一访问点、节省资源、延迟初始化，缺点有全局状态难测试、违反单一职责、潜在并发问题；5. 也可用ES6的class和static属性实现，通过静态属性存储实例并在构造函数中控制返回；6. 常见应用场景包括全局配置、数据库连接池、日志记录器、缓存管理器和状态管理器；7. 单例适用于需唯一实例的场景，但应谨慎使用以避免维护困难。

单例模式，简单来说，就是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。在 JavaScript 中，原型链提供了一种优雅的方式来实现这一点，既能保证单例，又能充分利用 JavaScript 的特性。

直接上代码，然后再细说：

const Singleton = (function() {
  let instance;

  function createInstance() {
    // 这里放你的单例初始化逻辑
    const object = new Object("Singleton Instance");
    return object;
  }

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

// 使用方法
const instance1 = Singleton.getInstance();
const instance2 = Singleton.getInstance();

console.log(instance1 === instance2); // true

为什么用原型？ 严格来说，上面的代码并没有直接使用原型，而是利用了闭包和立即执行函数表达式 (IIFE)。但原型在单例的扩展中可以发挥作用，我们稍后会提到。

核心思路： 利用闭包隐藏 instance 变量，getInstance 方法负责创建和返回实例。只有第一次调用 getInstance 时才会创建实例，后续调用都返回同一个实例。

如何确保单例的唯一性？

关键在于 instance 变量的作用域。它被定义在 IIFE 内部，外部无法直接访问。getInstance 方法通过闭包访问并控制 instance 的创建和返回。 每次调用 getInstance，都会先检查 instance 是否存在，如果不存在才创建，否则直接返回已存在的实例。 这就保证了无论调用多少次 getInstance，都只会创建一个实例。

如何扩展单例的功能？

虽然上面的基本单例模式已经可以工作，但如果需要扩展单例的功能，比如添加方法或属性，可以利用原型链。

const Singleton = (function() {
  let instance;

  function SingletonClass() {
    // 初始化逻辑
    this.data = [];
  }

  SingletonClass.prototype.addData = function(item) {
    this.data.push(item);
  }

  SingletonClass.prototype.getData = function() {
    return this.data;
  }

  return {
    getInstance: function() {
      if (!instance) {
        instance = new SingletonClass();
      }
      return instance;
    }
  };
})();

const instance1 = Singleton.getInstance();
instance1.addData("item1");
console.log(instance1.getData()); // ["item1"]

const instance2 = Singleton.getInstance();
console.log(instance2.getData()); // ["item1"]  注意：instance1和instance2是同一个实例

解释： 这里我们定义了一个 SingletonClass，并将单例的逻辑放在这个类中。 通过 SingletonClass.prototype 添加方法，所有单例实例都可以访问这些方法。 这样做的好处是，可以更容易地扩展单例的功能，并且代码更具可读性。

单例模式的优缺点是什么？

优点：

• 全局唯一访问点： 方便访问和管理。
• 节省资源： 避免重复创建对象，尤其是在创建对象开销较大的情况下。
• 可以延迟初始化： 只在需要时才创建实例。

缺点：

• 全局状态： 单例本质上是一种全局状态，过度使用可能导致代码难以测试和维护。
• 违反单一职责原则： 单例类既负责创建自身，又负责提供功能。
• 并发问题： 在多线程环境下，需要考虑线程安全问题。 (JavaScript 是单线程的，所以这个问题通常可以忽略，除非你在使用 Web Workers)

除了闭包，还有其他实现单例模式的方法吗？

当然有。 虽然闭包是最常见的方式，但也可以使用 ES6 的 class 和 static 属性来实现：

class Singleton {
  static instance;

  constructor() {
    if (Singleton.instance) {
      return Singleton.instance;
    }
    this.data = [];
    Singleton.instance = this;
  }

  addData(item) {
    this.data.push(item);
  }

  getData() {
    return this.data;
  }
}

const instance1 = new Singleton();
instance1.addData("item1");
console.log(instance1.getData()); // ["item1"]

const instance2 = new Singleton();
console.log(instance2.getData()); // ["item1"]

解释：

• static instance：静态属性，用于存储单例实例。
• constructor：构造函数，如果 Singleton.instance 已经存在，则直接返回已存在的实例，否则创建新实例并赋值给 Singleton.instance。

这种方式更简洁，也更符合面向对象的编程风格。 但需要注意的是，这种方式在 ES6 之前是无法实现的。

单例模式在实际开发中有哪些应用场景？

单例模式在实际开发中有很多应用场景，例如：

• 全局配置对象： 存储应用程序的配置信息，例如 API 地址、主题颜色等。
• 数据库连接池： 管理数据库连接，避免频繁创建和销毁连接。
• 日志记录器： 统一管理日志输出。
• 缓存管理器： 管理缓存数据。
• 状态管理器： 管理应用程序的状态 (例如 Redux 中的 store)。

总的来说，单例模式适用于需要全局唯一访问点，并且只需要一个实例的场景。 但是，需要谨慎使用，避免过度使用导致代码难以维护。

希望这些能帮到你。

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