JS 设计模式之单例模式（创建型）
单例模式——类仅有一个实例
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，这样的模式就叫做单例模式。
1、单例模式的实现思路
如何才能保证一个类仅有一个实例？
一般情况下，当我们创建了一个类（本质是构造函数）后，可以通过 new 关键字调用构造函数进而生成任意多的实例对象。像这样：
class SingleDog {
show() {
console.log('我是一个单例对象')
}
}
const s1 = new SingleDog()
const s2 = new SingleDog()
console.log(s1 === s2) // false
这里 new 了一个 s1，又 new 了一个 s2，很明显 s1 和 s2 之间没有任何瓜葛，两者是相互独立的对象，各占一块内存空间。
而单例模式想要做到的是，不管我们尝试去创建多少次，它都只给你返回第一次所创建的那唯一的一个实例。
要做到这一点，就需要构造函数具备判断自己是否已经创建过一个实例的能力。
现在把这段判断逻辑写成一个静态方法：
class SingleDog {
show() {
console.log('我是一个单例对象')
}
static getInstance() {
// 判断是否已经 new 过 1 个实例
if (!SingleDog.instance) {
// 若这个唯一的实例不存在，那么先创建它
SingleDog.instance = new SingleDog()
}
// 如果这个唯一的实例已经存在，则直接返回
return SingleDog.instance
}
}
const s1 = SingleDog.getInstance()
const s2 = SingleDog.getInstance()
console.log(s1 === s2) // true
除了楼上这种实现方式之外，getInstance 的逻辑还可以用闭包来实现：
SingleDog.getInstance = (function () {
// 定义自由变量 instance，模拟私有变量
let instance = null
return function () {
// 判断自由变量是否为 null
if (!instance) {
// 如果为 null 则 new 出唯一实例
instance = new SingleDog()
}
return instance
}
})()
可以看出，在 getInstance 方法的判断和拦截下，我们不管调用多少次，SingleDog 都只会给我们返回一个实例，s1 和 s2 现在都指向这个唯一的实例。
2、单例模式的应用
① 实现一个 Storage
描述：
实现 Storage，使得该对象为单例，基于 localStorage 进行封装。实现方法 setItem(key,value) 和 getItem(key)。
实现（静态方法版）：
// 定义Storage
class Storage {
static getInstance() {
// 判断是否已经 new 过 1 个实例
if (!Storage.instance) {
// 若这个唯一的实例不存在，那么先创建它
Storage.instance = new Storage()
}
// 如果这个唯一的实例已经存在，则直接返回
return Storage.instance
}
getItem(key) {
return localStorage.getItem(key)
}
setItem(key, value) {
return localStorage.setItem(key, value)
}
}
const storage1 = Storage.getInstance()
const storage2 = Storage.getInstance()
storage1.setItem('name', '李雷')
// 李雷
storage1.getItem('name')
// 也是李雷
storage2.getItem('name')
console.log(storage1 === storage2) // true
实现（闭包版）：
// 先实现一个基础的 StorageBase 类，把 getItem 和 setItem 方法放在它的原型链上
function StorageBase() { }
StorageBase.prototype.getItem = function (key) {
return localStorage.getItem(key)
}
StorageBase.prototype.setItem = function (key, value) {
return localStorage.setItem(key, value)
}
// 以闭包的形式创建一个引用自由变量的构造函数
const Storage = (function () {
let instance = null
return function () {
// 判断自由变量是否为 null
if (!instance) {
// 如果为 null 则 new 出唯一实例
instance = new StorageBase()
}
return instance
}
})()
// 这里其实不用 new Storage 的形式调用，直接 Storage() 也会有一样的效果
const storage1 = new Storage()
const storage2 = new Storage()
storage1.setItem('name', '李雷')
// 李雷
storage1.getItem('name')
// 也是李雷
storage2.getItem('name')
console.log(storage1 === storage2) // true
② 实现一个全局唯一的模态框（Modal 弹框）
思路：
万变不离其踪，getInstance 方法、instance 变量、闭包和静态方法
实现：
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>单例模式弹框</title>
</head>
<style>
#modal {
height: 200px;
width: 200px;
line-height: 200px;
position: fixed;
left: 50%;
top: 50%;
transform: translate(-50%, -50%);
border: 1px solid black;
text-align: center;
}
</style>
<body>
<button id='open'>打开弹框</button>
<button id='close'>关闭弹框</button>
</body>
<script>
// 核心逻辑，这里采用了闭包思路来实现单例模式
const Modal = (function () {
let modal = null
return function () {
if (!modal) {
modal = document.createElement('div')
modal.innerHTML = '我是一个全局唯一的Modal'
modal.id = 'modal'
modal.style.display = 'none'
document.body.appendChild(modal)
}
return modal
}
})()
// 点击打开按钮展示模态框
document.getElementById('open').addEventListener('click', function () {
// 未点击则不创建 modal 实例，避免不必要的内存占用;此处不用 new Modal 的形式调用也可以，和 Storage 同理
const modal = new Modal()
modal.style.display = 'block'
})
// 点击关闭按钮隐藏模态框
document.getElementById('close').addEventListener('click', function () {
const modal = new Modal()
if (modal) {
modal.style.display = 'none'
}
})
</script>
</html>
3、生产实践——Vuex 中的单例模式
① 理解 Vuex 中的 Store
Vuex 使用单一状态树，用一个对象就包含了全部的应用层级状态。
至此它便作为一个“唯一数据源 (SSOT)”而存在。
这也意味着，每个应用将仅仅包含一个 store 实例。
单一状态树让我们能够直接地定位任一特定的状态片段，在调试的过程中也能轻易地取得整个当前应用状态的快照。 ——Vuex 官方文档
在 Vue 中，组件之间是独立的，组件间通信最常用的办法是 props（限于父组件和子组件之间的通信），稍微复杂一点的（比如兄弟组件间的通信）我们通过自己实现简单的事件监听函数也能解决掉。
但当组件非常多、组件间关系复杂、且嵌套层级很深的时候，这种原始的通信方式会使我们的逻辑变得复杂难以维护。
这时最好的做法是将共享的数据抽出来、放在全局，供组件们按照一定的的规则去存取数据，保证状态以一种可预测的方式发生变化。
于是便有了 Vuex，这个用来存放共享数据的唯一数据源，就是 Store。
② Vuex 如何确保 Store 的唯一性
// 安装 vuex 插件
Vue.use(Vuex)
// 将 store 注入到 Vue 实例中
new Vue({
el: '#app',
store
})
通过调用 Vue.use() 方法，我们安装了 Vuex 插件。
Vuex 插件是一个对象，它在内部实现了一个 install 方法，这个方法会在插件安装时被调用，从而把 Store 注入到 Vue 实例里去，也就是说每 install 一次，都会尝试给 Vue 实例注入一个 Store。
在 install 方法里，有一段逻辑和我们楼上的 getInstance 非常相似的逻辑：
let Vue // 这个 Vue 的作用和上面的 instance 作用一样
...
export function install(_Vue) {
// 判断传入的 Vue 实例对象是否已经被 install 过 Vuex 插件（是否有了唯一的 state）
if (Vue && _Vue === Vue) {
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
console.error(
'[vuex] already installed. Vue.use(Vuex) should be called only once.'
)
}
return
}
// 若没有，则为这个 Vue 实例对象 install 一个唯一的 Vuex
Vue = _Vue
// 将 Vuex 的初始化逻辑写进 Vue 的钩子函数里
applyMixin(Vue)
}
以上便是 Vuex 源码中单例模式的实现办法了，可以说和 getInstance 如出一辙。
通过这种方式，可以保证一个 Vue 实例（即一个 Vue 应用）只会被 install 一次 Vuex 插件，所以每个 Vue 实例只会拥有一个全局的 Store。
4、小结
通过上面的源码解析可以看出，每次 install 都会为 Vue 实例初始化一个 Store。
假如 install 里没有单例模式的逻辑，那么在一个应用里不小心多次安装了插件：
// 在主文件里安装 Vuex
Vue.use(Vuex)
...(中间添加 / 修改了一些store的数据)
// 在后续的逻辑里不小心又安装了一次
Vue.use(Vuex)
失去了单例判断能力的 install 方法，会为当前的 Vue 实例重新注入一个新的 Store，也就是说你中间的那些数据操作全都没了，一切归 0。
因此，单例模式在此处是非常必要的。
