设计模式：单例

本文主要介绍单例模式，以及随着 JavaScript 的发展，我们如何在 JavaScript 中实现单例模式。

设计模式（Design Patterns）

设计模式是在软件设计中解决问题的特定方法，由于这些问题出现频繁，慢慢就形成了解决这类问题的一种特定模式。设计模式是软件开发的基本部分，它不是特定的软件，而是解决重复出现问题的一种方法。

随着软件架构的改变，生态系统的发展，新的问题也催生出新的设计模式。就 Web 生态而言，不同的框架也会催生出新的模式，或者优化、修改旧的模式。理解这些模式有助于我们明析软件开发中的概念，可以帮助和优化改进应用程序。

单例模式（Singleton Pattern）

单例模式可以限制类只能实例化一次，这在有全局共享资源时非常有用，例如：应用程序的配置，React 程序的全局状态。单例应该是不会被使用者修改的，并且多次实例化也不会有危险。

JavaScript 中的单例

随着语言的发展，尤其 ES6（ES2015）为 JavaScript 提供了大量的新特性（这也是为什么 ES6 最常被提及），其中包括新的 class 语法、新的声明变量的关键字（const、let）等等，这也使得实现有些不同。

ES5

旧的实现方法依赖于闭包（closures）和立即执行函数（IIFE），下面是一个应用程序的全局状态：


var AppStore = (function() {
	var _todos = [];

	function add(item) {
		_todos.push(item);
	}

	function get(id) {
		return _todos.find((d) => {
			return d.id === id;
		});
	}

	return {
		add: add,
		get: get
	}
}());

当程序执行时，匿名函数会立即调用并返回一个带有两个方法的对象，但是没有真实存储数据集合 _todos 的访问权限（闭包的作用）。

但是，返回的对象的方法仍然可以被修改，甚至可以完全重新定义 AppStore，而且这些修改可能出现在任何地方，这让在大项目中追踪问题非常困难。我们希望阻止这种修改，ES6 的新特性将派上用场。

ES6

现在，全新的 const 关键字和模块系统将帮助我们解决之前的问题，并且代码更简洁。


const _todos = [];

const AppStore = {
	add: item => _todos.push(item),
	get: id => _todos.find(d => d.id === id)
}

Object.freeze(AppStore);

export default AppStore;

得益于 const 的作用，_todos 的作用域限制在模块内，AppStore 无法再被重新赋值。此外，Object.freeze 方法冻结 AppStore，使其方法无法被修改。

但这和上面提到的 class 又有什么关系？让我们用类改写：


class AppStore {
	constructor(){
    this._todos = [];
  }

  add(item){
    this._todos.push(item);
  }

  get(id){
    return this._todos.find(d => d.id === id);
  }
}

const instance = new AppStore();
Object.freeze(instance);

export default instance;

如果你是一个有经验的 JavaScript 使用者，你会发现两种实现方式的单例都不能保证其不变性和不可重写性。

第一种方式导出的对象虽然是无法被重新赋值，属性也被冻结，但是仍然可以使用 Object.assign 对其进行复制。

第二种方式虽然没有暴露出类供使用者调用，但是导出的实例的构造器仍然是可用的，可以用来创建新的实例。

此时，class 的优势出现了，我们可以对其构造器进行改进：


class AppStore {
	constructor(){
		// 还没有实例，对其实例化
		if(!AppStore.instance) {
			this._todos = [];
			AppStore.instance = this;
		}
		// 实例化过，直接返回
		return AppStore.instance;
  }

  add(item){
    this._todos.push(item);
  }

  get(id){
    return this._todos.find(d => d.id === id);
  }
}

const instance = new AppStore();
Object.freeze(instance);

export default instance;

现在，额外保存实例并在构造器中进行判断，实例化过返回之前保存的实例，以此来确保应用中有且仅有一个实例。

参考

singleton

whats-so-bad-about-the-singleton