小米官宣：2023年上半年出貨量中國第一！
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單例模式是一種常用的軟件設(shè)計模式，它所創(chuàng)建的對象只有一個實(shí)例，且該實(shí)例易于被外界訪問。單例對象由于只有一個實(shí)例，所以它可以方便地被系統(tǒng)中的其他對象共享，從而減少系統(tǒng)中的資源開銷。
單例模式的實(shí)現(xiàn)思路是：
單例模式的要點(diǎn)：
我們來看一下使用TypeScript實(shí)現(xiàn)單例模式的代碼示例:
class Singleton { // 私有靜態(tài)屬性，存儲唯一實(shí)例 private static instance: Singleton; // 私有構(gòu)造函數(shù)，防止外部實(shí)例化 private constructor() {} // 向外部提供能夠共享訪問的唯一實(shí)例 public static getInstance(): Singleton { if (!Singleton.instance) { Singleton.instance = new Singleton(); } return Singleton.instance; } // 其他方法和屬性}const s1 = Singleton.getInstance(); const s2 = Singleton.getInstance();console.log(s1 === s2); // true上面代碼中，Singleton類的構(gòu)造函數(shù)被private修飾，使其無法在類的外部通過new來創(chuàng)建實(shí)例。
getInstance方法首先會判斷實(shí)例是否存在，如果不存在才去新建實(shí)例，如果實(shí)例已存在則直接返回現(xiàn)有實(shí)例。這確保了整個程序中只會創(chuàng)建該類的一個實(shí)例。
測試代碼中，s1和s2實(shí)際上是獲取的是同一個實(shí)例對象。
圖片
單例模式的優(yōu)點(diǎn):
單例模式的缺點(diǎn):
Singleton單例：在單例類的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)只生成一個實(shí)例，同時提供一個靜態(tài)方法getInstance()方法，讓用戶可以訪問它的唯一實(shí)例；為了防止在外部對單例類實(shí)例化，它的構(gòu)造函數(shù)可見性為private；在單例類內(nèi)部定義了一個Singleton類型的靜態(tài)屬性instance，作為提供給外部共享訪問的唯一實(shí)例。
餓漢式單例類：當(dāng)類被加載時，靜態(tài)屬性instance會被初始化，此時類的私有構(gòu)造函數(shù)會被調(diào)用，單例類的唯一實(shí)例將會被創(chuàng)建。
普通單例模式和餓漢式單例模式的區(qū)別:
下面我們使用TypeScript代碼實(shí)現(xiàn)一個餓漢式單例：
class Singleton { private static instance = new Singleton(); private constructor() {} public static getInstance() { return Singleton.instance; }}const s1 = Singleton.getInstance();const s2 = Singleton.getInstance(); console.log(s1 === s2); // true餓漢式單例由于在類加載時就完成了初始化，所以理論上它是線程安全的，在多線程環(huán)境下也能保證單例。
但餓漢式也有可能造成不必要的實(shí)例化，如果這個單例的實(shí)例對象較大，而客戶端又沒調(diào)用getInstance方法，那就會浪費(fèi)內(nèi)存。
其實(shí)懶漢式單例模式，就是前面提到的普通單例模式。
懶漢式單例模式實(shí)現(xiàn)代碼如下：
class Singleton { private static instance: Singleton; private constructor() {} public static getInstance(): Singleton { if (!Singleton.instance) { Singleton.instance = new Singleton(); } return Singleton.instance; }}但是，這種實(shí)現(xiàn)方式存在一個問題，就是在多線程環(huán)境下會存在安全隱患。
如果有兩個線程A和B，它們同時調(diào)用 getInstance 方法，并且實(shí)例還沒有被初始化，那么它們會同時執(zhí)行 Singleton.instance = new Singleton();這行代碼。
這樣就會導(dǎo)致實(shí)際創(chuàng)建了兩個實(shí)例，違反了單例模式的初衷。
為了使懶漢式單例在多線程中也是安全的，我們可以對getInstance方法加鎖:
class Singleton { private static instance: Singleton; private constructor() {} public static getInstance(): Singleton { if (!Singleton.instance) { // 加鎖 lock() if (!Singleton.instance) { Singleton.instance = new Singleton(); } // 釋放鎖 unlock() } return Singleton.instance; }}這樣當(dāng)一個線程進(jìn)入該方法時，其它線程就只能等待，直到鎖被釋放后才能進(jìn)入方法。
這就確保了單例實(shí)例的唯一性。這里的鎖機(jī)制可以使用互斥量mutex等各種鎖的實(shí)現(xiàn)。
以上是關(guān)于懶漢式單例線程安全性問題的一個補(bǔ)充說明。讓我們的單例模式實(shí)現(xiàn)更加健壯。
懶漢式相比餓漢式更加靈活，但需要處理多線程安全問題。餓漢式編寫簡單但不太高效。
在實(shí)際開發(fā)中，我們可以根據(jù)需求選擇合適的實(shí)現(xiàn)方式，也可以采用雙重校驗(yàn)鎖等線程安全的懶漢式實(shí)現(xiàn)。
餓漢式單例類不能實(shí)現(xiàn)延遲加載，不管將來用不用，它始終占據(jù)內(nèi)存；懶漢式單例類線程安全控制繁瑣，而且性能收到影響。對此，無論是餓漢式單例還是懶漢式單例都在一些問題，使用IoDH（Initialization on Demand Holder）可以結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，克服兩者的缺點(diǎn)實(shí)現(xiàn)性能和實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的單例模式。
IoDH是一種技術(shù)方案，它利用了類的靜態(tài)屬性來實(shí)現(xiàn)延遲加載和線程安全。要實(shí)現(xiàn)IoDH，只需在但李磊中增加靜態(tài)內(nèi)部類即可，在該內(nèi)部類中創(chuàng)建單例對象，再將該單例對象通過getInstance()方法返回給外部使用。
// 單例服務(wù)接口interface SingletonService { doSomething(): void; }// 單例服務(wù)類class SingletonServiceImpl implements SingletonService { doSomething() { console.log('Doing something...'); }}// IoC容器類class IoCContainer { private singleton: SingletonService; constructor() { this.singleton = new SingletonServiceImpl(); } getSingleton(): SingletonService { return this.singleton; }}// 測試代碼const container = new IoCContainer();const s1 = container.getSingleton();const s2 = container.getSingleton();console.log(s1 === s2); // true詳細(xì)解析一下使用IoC容器實(shí)現(xiàn)單例模式的代碼:
這樣通過IoC容器管理單例的創(chuàng)建，可以實(shí)現(xiàn):
單例模式作為一種設(shè)計模式，由于具有明確的目的、簡單的結(jié)構(gòu)和易于理解的特點(diǎn)，在軟件開發(fā)中使用頻率很高，在許多應(yīng)用程序和框架中都有廣泛應(yīng)用。
總之，單例模式是一種利用率較高的設(shè)計模式，其限制實(shí)例個數(shù)的特點(diǎn)可以帶來節(jié)省資源的優(yōu)勢，但也可能導(dǎo)致擴(kuò)展性較弱以及與語言環(huán)境不夠匹配等問題。在軟件設(shè)計中，開發(fā)者需要權(quán)衡考慮系統(tǒng)的需求和優(yōu)缺點(diǎn)，適當(dāng)使用單例模式。
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