JavaScript 单例模式详解：字面量、类与工厂实现

本文详细解析 JavaScript 设计模式中的单例模式，包括其定义与多种实现方式，供开发者参考学习。

优秀的设计模式能显著提升代码可读性，降低系统复杂度与维护成本。笔者计划通过系列文章，通俗讲解常见且实用的设计模式。

本次从最基础的模式开始：单例模式。

示例代码采用 ES6 语法编写，旨在简化非核心细节。

概念

单例模式（Singleton）归类为创建型设计模式，其核心在于限制只能创建单一对象或某个类的唯一实例。

通常使用该模式旨在控制整个应用程序的状态。在实际开发中，常见的单例应用包括：Vuex 中的 Store、Vue 的根实例，以及导出单个对象的 ES6 模块等。

字面量写法

最基础的单例实现形式如下所示。

const cat = {
  name: 'mi',
  age: 4
}

熟悉 const 语法的开发者应当知晓，该对象本身不可被重新赋值，但其内部属性依然可变。

若需创建不可变的单例对象，可采用以下方案。

const cat = {
  name: 'mi',
  age: 4
}

Object.freeze(cat);

此时无法新增或修改该对象上的任何属性，使其成为真正的“冻结”对象。

若在模块中使用上述写法，虽不会污染全局作用域，但直接生成固定对象的方式缺乏足够的灵活性。

常用写法

相比之下，使用类或工厂方法实现单例更为常见。假设存在一个名为 Logger 的类，其具备与 Console 相同的 API。

类单例

类的单例写法应用广泛，若期望按如下方式使用：

const logger = new Logger();
logger.log('msg');

// 这里大概写了 1000 行代码

const logger2 = new Logger();
logger.log('new msg');

logger === logger2; // true

即使多次 new Logger，返回的始终是同一个实例。

接下来直接展示最实用的实现方式。

class Logger {
  constructor () {
    if (!Logger._singleton) {
      Logger._singleton = this;
    }
    return Logger._singleton;
  }
  
  log (...args) {
    console.log(...args);
  }
}

export default Logger;

上述实现将单例对象存储于构造器上，因此无论 new Logger 多少次，返回的均为同一个 Logger 实例。

此处需注意一个细节：若 new 关键字后的构造函数显式返回一个对象，new 表达式将返回该对象而非新实例。

具体原理可参考《你不知道的 JavaScript（上卷）》中关于 new 绑定的章节。

工厂单例

若不使用 new 关键字，可通过工厂方法返回单例对象。

let logger = null

class Logger {
  log (...args) {
    console.log(...args);
  }
}

function createLogger() {
  if (!logger) {
    logger = new Logger();
  }
  return logger;
}

export default createLogger;

上述代码相当于在模块内部缓存了 logger 实例，并导出一个工厂方法。这种写法在模块化代码中较为常见，工厂方法亦可接收参数以初始化单例对象。

今日内容易于理解，其中介绍的单例写法也是笔者常用的方案。

下一篇将具体讲解工厂模式的应用。

参考内容

• 《JavaScript 设计模式》
• 《JavaScript 面向对象编程指南》
• 《你不知道的 JavaScript（上卷）》
• Working with Singletons in JavaScript

感兴趣的朋友可使用在线 HTML/CSS/JavaScript 代码运行工具：http://tools.jb51.net/code/HtmlJsRun 测试上述代码运行效果。

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希望本文所述对大家 JavaScript 程序设计有所帮助。