javascript设计模式——单例模式

前面的话

　　单例模式是指保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。 单例模式是一种常用的模式，有一些对象往往只需要一个，比如线程池、全局缓存、浏览器中的window对象等。在javaScript开发中，单例模式的用途同样非常广泛。试想一下，单击登录按钮时，页面中会出现一个登录浮窗，而这个登录浮窗是唯一的，无论单击多少次登录按钮，这个浮窗都只会被创建一次，那么这个登录浮窗就适合用单例模式来创建

标准单例

　　要实现一个标准的单例模式并不复杂，无非是用一个变量来标志当前是否已经为某个类创建过对象，如果是，则在下一次获取该类的实例时，直接返回之前创建的对象。代码如下：

var Singleton = function( name ){ 
  this.name = name; 
  this.instance = null;
};
Singleton.prototype.getName = function(){ 
  alert ( this.name );
};
Singleton.getInstance = function( name ){ 
  if ( !this.instance ){
    this.instance = new Singleton( name );
  }
  return this.instance;
};
var a = Singleton.getInstance( 'sven1' ); 
var b = Singleton.getInstance( 'sven2' );
alert ( a === b );    // true

　　或者：

var Singleton = function( name ){ 
  this.name = name;
};
Singleton.prototype.getName = function(){ 
  alert ( this.name );
};
Singleton.getInstance = (
  function(){ 
    var instance = null;
    return function( name ){
      if ( !instance ){
        instance = new Singleton( name );
      }
    })();
  }
  return instance;

　　通过Singleton.getInstance来获取Singleton类的唯一对象，这种方式相对简单，但有一个问题，就是增加了这个类的“不透明性”，Singleton类的使用者必须知道这是一个单例类，跟以往通过new XXX的方式来获取对象不同，这里偏要使用Singleton.getInstance来获取对象

　　虽然已经完成了一个单例模式的编写，但这段单例模式代码的实际意义并不大

透明单例

　　现在的目标是实现一个“透明”的单例类，用户从这个类中创建对象时，可以像使用其他任何普通类一样。在下面的例子中，将使用CreateDiv单例类，它的作用是负责在页面中创建唯一的div节点，代码如下

  var CreateDiv = (function () {
    var instance;
    var CreateDiv = function (html) {
      if (instance) {
        return instance;
      }
      this.html = html;
      this.init();
      return instance = this;
    };
    CreateDiv.prototype.init = function () {
      var div = document.createElement('div');
      div.innerHTML = this.html;
      document.body.appendChild(div);
    };
    return CreateDiv;
  })();

  var a = new CreateDiv('sven1');
  var b = new CreateDiv('sven2');
  alert(a === b);    // true

　　虽然现在完成了一个透明的单例类的编写，但它同样有一些缺点。为了把instance封装起来，使用了自执行的匿名函数和闭包，并且让这个匿名函数返回真正的Singleton构造方法，这增加了一些程序的复杂度，阅读起来也不是很舒服

　　上面的代码中，CreateDiv构造函数实际上负责了两件事情。第一是创建对象和执行初始化init方法，第二是保证只有一个对象。这是一种不好的做法，至少这个构造函数看起来很奇怪。假设某天需要利用这个类，在页面中创建千千万万的div，即要让这个类从单例类变成一个普通的可产生多个实例的类，那必须得改写CreateDiv构造函数，把控制创建唯一对象的那一段去掉，这种修改会带来不必要的烦恼

代理实现单例

　　现在通过引入代理类的方式，来解决上面提到的问题。依然使用上面的代码，首先在CreateDiv构造函数中，把负责管理单例的代码移除出去，使它成为一个普通的创建div的类

  var CreateDiv = function (html) {
    this.html = html;
    this.init();
  };
  CreateDiv.prototype.init = function () {
    var div = document.createElement('div');
    div.innerHTML = this.html;
    document.body.appendChild(div);
  };
  //引入代理类proxySingletonCreateDiv
  var ProxySingletonCreateDiv = (function () {
    var instance;
    return function (html) {
      if (!instance) {
        instance = new CreateDiv(html);
      }
      return instance;
    }
  })();
  var a = new ProxySingletonCreateDiv('sven1');
  var b = new ProxySingletonCreateDiv('sven2');
  alert(a === b);

　　通过引入代理类的方式，同样完成了一个单例模式的编写，跟之前不同的是，现在把负责管理单例的逻辑移到了代理类proxySingletonCreateDiv中。这样一来，CreateDiv就变成了一个普通的类，它跟proxySingletonCreateDiv组合起来可以达到单例模式的效果

惰性单例

　　惰性单例指的是在需要的时候才创建对象实例。惰性单例是单例模式的重点，这种技术在实际开发中非常有用

　　下面继续以登录框的例子来说明

<button id="loginBtn">登录</button>
<script>
    var loginLayer = (function () {
      var div = document.createElement('div');
      div.innerHTML = '我是登录浮窗';
      div.style.display = 'none';
      document.body.appendChild(div);
      return div;
    })();
    document.getElementById('loginBtn').onclick = function () {
      loginLayer.style.display = 'block';
    };
</script>  

　　这种方式有一个问题，如果根本不需要进行登录操作，登录浮窗一开始就被创建好，很有可能将白白浪费一些 DOM 节点

　　现在改写一下代码，使用户点击登录按钮的时候才开始创建该浮窗

<button id="loginBtn">登录</button>
<script>
    var createLoginLayer = function () {
      var div = document.createElement('div');
      div.innerHTML = '我是登录浮窗';
      div.style.display = 'none';
      document.body.appendChild(div);
      return div;
    };
    document.getElementById('loginBtn').onclick = function () {
      var loginLayer = createLoginLayer();
      loginLayer.style.display = 'block';
    };
</script>  

　　虽然现在达到了惰性的目的，但失去了单例的效果。每次点击登录按钮时，都会创建一个新的登录浮窗div

　　可以用一个变量来判断是否已经创建过登录浮窗，代码如下

    var createLoginLayer = (function(){
        var div;
        return function(){
            if ( !div ){
                div = document.createElement( 'div' );
                div.innerHTML = '我是登录浮窗';
                div.style.display = 'none';
                document.body.appendChild( div );
            }
            return div;
        }
    })();
    document.getElementById( 'loginBtn' ).onclick = function(){
        var loginLayer = createLoginLayer();
        loginLayer.style.display = 'block';
    };

　　上面的代码仍然存在如下问题：

　　1、违反单一职责原则的，创建对象和管理单例的逻辑都放在 createLoginLayer对象内部

　　2、如果下次需要创建页面中唯一的iframe，或者script标签，用来跨域请求数据，就必须得如法炮制，把createLoginLayer函数几乎照抄一遍

    var createIframe= (function(){
        var iframe;
        return function(){
            if ( !iframe){
                iframe= document.createElement( 'iframe' );
                iframe.style.display = 'none';
                document.body.appendChild( iframe);
            }
            return iframe;
        }
    })();

　

通用惰性单例

　　现在需要把不变的部分隔离出来，先不考虑创建一个div和创建一个iframe有多少差异，管理单例的逻辑其实是完全可以抽象出来的，这个逻辑始终是一样的：用一个变量来标志是否创建过对象，如果是，则在下次直接返回这个已经创建好的对象

var obj;
if ( !obj ){ 
  obj = xxx;
}

　　然后，把如何管理单例的逻辑从原来的代码中抽离出来，这些逻辑被封装在getSingle函数内部，创建对象的方法fn被当成参数动态传入getSingle函数

var getSingle = function( fn ){ 
  var result;
  return function(){
    return result || ( result = fn .apply(this, arguments ) );
  }
}

　　接下来将用于创建登录浮窗的方法用参数fn的形式传入getSingle，不仅可以传入createLoginLayer，还能传入createScript、createIframe、createXhr等。之后再让getSingle返回一个新的函数，并且用一个变量result来保存fn的计算结果。result变量因为身在闭包中，它永远不会被销毁。在将来的请求中，如果result已经被赋值，那么它将返回这个值

    var createLoginLayer = function(){
        var div = document.createElement( 'div' );
        div.innerHTML = '我是登录浮窗';
        div.style.display = 'none';
        document.body.appendChild( div );
        return div;
    };
    var createSingleLoginLayer = getSingle( createLoginLayer );
    document.getElementById( 'loginBtn' ).onclick = function(){
        var loginLayer = createSingleLoginLayer();
        loginLayer.style.display = 'block';
    };

　　下面再试试创建唯一的iframe用于动态加载第三方页面

    var createSingleIframe = getSingle(function () {
      var iframe = document.createElement('iframe');
      document.body.appendChild(iframe);
      return iframe;
    });
    document.getElementById('loginBtn').onclick = function () {
      var loginLayer = createSingleIframe();
      loginLayer.src = 'https://www.hao123.com';
    };

　　上面的例子中，创建实例对象的职责和管理单例的职责分别放置在两个方法里，这两个方法可以独立变化而互不影响，当它们连接在一起的时候，就完成了创建唯一实例对象的功能

　　这种单例模式的用途远不止创建对象，比如通常渲染完页面中的一个列表之后，接下来要给这个列表绑定click事件，如果是通过ajax动态往列表里追加数据，在使用事件代理的前提下，click事件实际上只需要在第一次渲染列表的时候被绑定一次，但不想判断当前是否是第一次渲染列表，如果借助于jQuery，通常选择给节点绑定one事件

    var bindEvent = function(){
        $( 'div' ).one( 'click', function(){
            alert ( 'click' );
        });
    };
    var render = function(){
        console.log( '开始渲染列表' );
        bindEvent();
    };
    render();
    render();
    render();

　　如果利用getSingle函数，也能达到一样的效果

    var getSingle = function (fn) {
        var result;
        return function () {
            return result || (result = fn.apply(this, arguments));
        }
    };
    var bindEvent = getSingle(function(){
        document.getElementById( 'div1' ).onclick = function(){
            alert ( 'click' );
        }
        return true;
    });
    var render = function(){
        console.log( '开始渲染列表' );
        bindEvent();
    };
    render();
    render();
    render();

　　可以看到，render函数和bindEvent函数都分别执行了3次，但div实际上只被绑定了一个事件