设计模式 - 单例模式

[giscafer]

单例模式（Singleton Design Patterns)：一个类只允许创建一个实例，单例一般用来处理资源访问冲突、或者是表示一个全局唯一类。

为什么说支持懒加载的双重检测不比饿汉式更优？

• 饿汉模式：类加载时提前初始化静态实例，不支持延迟加载
• 懒汉模式：支持延迟加载，但函数锁造成加锁解锁频繁，并发低，存在性能问题
• 双重检测：在函数内部进行判断加类就级别锁，静态对象实例化之后不再触发加锁解锁的情况，并发高
• 内部静态类：比双重检测简单。

在前端，由于js是单线程的，所以，不会存在锁的情况，不过也可以了解后端是通过锁来解决这个并发问题的。

饿汉模式

ts 代码

class SingletonEhan {
  private id: number = 0;
  private static instance: SingletonEhan = new SingletonEhan();
  private SingletonEhan() {}
  private static getInstance() {
    return SingletonEhan.instance;
  }

  getId() {
    return (this.id += 1);
  }
}

懒汉模式

ts 代码

class SingletonLhan {
  private id: number = 0;
  private static instance: SingletonLhan;
  private SingletonLhan() {}
  // java 写的话函数加上 synchronized 锁，导致频繁加锁和解锁并发低
  // js 单线程所以不需要考虑此问题
  private static getInstance() {
    if (!this.instance) {
      this.instance = new SingletonLhan();
    }

    return this.instance;
  }

  getId() {
    return (this.id += 1);
  }
}

双重检测

ts 代码

class SingletonLhan2 {
  private id: number = 0;
  private static instance: SingletonLhan;
  private SingletonLhan() {}

  private static getInstance() {
    if (!this.instance) {
      // java 写的话函数加上 synchronized 锁，解决频繁加锁和解锁并发低问题
      // js 单线程所以不需要考虑此问题
      // synchronized(SingletonLhan2.class){
      //   if (!this.instance) {
      //     this.instance = new SingletonLhan();
      //   }
      // }
      this.instance = new SingletonLhan();
    }

    return this.instance;
  }

  getId() {
    return (this.id += 1);
  }
}

静态内部类

java 代码

public class SingletonInner{
  private int id=0;

  private constructor(){}

  private static class Inner{
    private static SingletonInner instance = new SingletonInner();
  }

  private static SingletonInner getInstance(){
    return Inner.instance;
  }

  public int getId(){
    return id+=1;
  }
}

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思考，如果不是用 typescript 来写，es6 写的话不存在 private 属性的东西，如何实现？

—— 闭包

单例模式有哪些问题？有没有替代方案？

单例的问题

• 单例对OOP特性（封装、抽象、继承、多态）编程不友好
• 单例会隐藏类之间的依赖关系
• 单例对代码的扩展性不友好
  比如，如果设计数据库连接池为单例类，慢SQL优化的时候，想将慢SQL独立一个数据库连接池，这时候扩展性就比较差。不适合设计成单例模式。
• 单例对代码的可测试性不友好
  单例的局部变量是全局可变、被所有代码共享的，修改会影响到别的测试结果。
• 单例不支持有参数的构造函数
  实际上可扩展支持

替代方案

为了保证全局唯一性，除了单例类，还可以用以下方法：

• 静态方法实现。
• 将单例生成的对象，作为参数传入函数。
• 工程模式、IOC

集群环境下的分布式单例模式

单例模式中的唯一性

一个单例类只能实例化一个实例对象。

线程唯一的单例

一个线程中单例实例是唯一的，线程间实例不同，可以用 HashMap<线程id,单例实例对象> 来存储区分

进程唯一的单例

一个进程中的单例实例是唯一的，进程中多线程都是使用同一个单例实例对象。进程间不唯一。因为应用程序最新执行单元就是进程起步，进程分配了独立的运行空间，不同进程间的环境和内存是独立隔离开的。

如何实现集群环境下的单例？

集群是多个服务器或者多个应用程序部署，程序运行环境和内存都是独立的，实际上就是多进程如何保证单例唯一。要使得集群应用的单例是唯一的，需要借助存储共享的能力。

使用共享存储区（比如文件），在进程使用到单例时，从共享存储区读取到内存，并反序列化为对象，然后再使用，使用完成之后还要再存储到外部共享存储区。

为了保证任何时间，进程之间只有一份对象存在，一进程在获取到对象之后，需要对对象进行加锁，避免其他进程再对其读取。并在使用完成这个对象之后，还需要显式的将对象从内存删除，并释放对对象的加锁。

如何实现一个多例模式？

使用HashMap 来控制

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Java中单例的唯一性作用的范围不是进程，而是类的加载器