什么是单例模式

单例模式是一种常用的软件设计模式，其定义是单例对象的类只能允许一个实例存在。

单例模式实现思路

单例的实现主要是通过以下两个步骤：

  1. 将该类的 构造方法 定义为 私有方法，这样其他处的代码就 无法通过调用该类的构造方法来实例化该类的对象，只有通过该类提供的静态方法来得到该类的唯一实例；

  2. 在该类内提供一个 静态方法，当我们调用这个方法时，如果类持有的引用不为空就返回这个引用，如果类保持的引用为空就创建该类的实例并将实例的引用赋予该类保持的引用。

单例模式三要素

  1. 私有构造方法
  2. 私有静态引用指向自己实例
  3. 以自己实例为返回值的公有静态方法

单例模式设计原则

确保一个类只有一个实例，自行实例化并向系统提供这个实例

单例模式（Singleton）类图

UNREGISTEREDUNREGISTEREDUNREGISTEREDUNREGISTEREDUNREGISTEREDSingleton-instance: Singleton-constructor()+getInstance(): Singleton

具体代码实现

代码演示部分为 TypeScript 语法

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// static 静态的，存放在类上的，而不是在实例上
class Singleton {
    private static instance: Singleton
    private constructor() {}
    static getInstance() {
        if (!this.instance) {
            this.instance = new Singleton()
        }
        return this.instance
    }
}
const singleton = Singleton.getInstance()     // 无论调用多少次 getInstance 都只会 new 一次

单例模式的优点：

  1. 在单例模式中，活动的单例只有一个实例，对单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例。这样就 防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例
  2. 单例模式具有一定的伸缩性，类自己来控制实例化进程，类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。
  3. 提供了对唯一实例的受控访问。
  4. 由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以 节约系统资源，当 需要频繁创建和销毁的对象时单例模式无疑可以提高系统的性能。
  5. 允许可变数目的实例。
  6. 避免对共享资源的多重占用。

单例模式的缺点：

  1. 不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。
  2. 由于单利模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
  3. 单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。
  4. 滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。

单例模式适用场景

单例模式只允许创建一个对象，因此节省内存，加快对象访问速度，因此对象需要被公用的场合适合使用，如多个模块使用同一个数据源连接对象等等。如：

  1. 需要频繁实例化然后销毁的对象。
  2. 创建对象时耗时过多或者耗资源过多，但又经常用到的对象。
  3. 有状态的工具类对象。
  4. 频繁访问数据库或文件的对象。

单例模式分类：

  1. 饿单例模式（类加载时实例化一个对象给自己的引用）
  2. 懒单例模式（调用取得实例的方法如 getInstance 时才会实例化对象）

单例模式使用注意事项：

  1. 使用时不能用反射模式创建单例，否则会实例化一个新的对象
  2. 使用懒单例模式时注意线程安全问题
  3. 饿单例模式和懒单例模式构造方法都是私有的，因而是不能被继承的，有些单例模式可以被继承（如登记式模式）

需要注意的地方：

单例模式在多线程的场合下必须小心使用。如果当唯一实例尚未创建时，有两个线程同时调用创建方法，那么它们同时没有检测到唯一实例的存在，从而同时各自创建了一个实例， 这样就有两个实例被构造出来，从而违反了单例模式中实例唯一的原则。 解决这个问题的办法是为指示类是否已经实例化的变量提供一个互斥锁(虽然这样会降低效率)。