1、   什么是單例模式？

      單例模式的意思就是只有一個實例。單例模式確保某一個類只有一個實例，而且自行實例化并向整個系統(tǒng)提供這個實例。這個類稱為單例類。

      單例模式的要點(diǎn)如下：

（1）一個類只能有一個實例；

（2）自己創(chuàng)建這個實例；

（3）整個系統(tǒng)都要使用這個實例。

單例模式的示意圖如下所示：
   

在上面的對象圖中，有一個“單例對象”，而“客戶甲”、“客戶乙”和“客戶丙”是單例對象的三個客戶對象。可以看到，所有的客戶對象共享一個單例對象，而且從單例對象到自身的連接線可以看出，單例對象持有對自己的引用。

2、   單例模式的應(yīng)用場景

單例模式作為一種比較常見的設(shè)計模式，作用如下：

（1）控制資源的使用，通過線程同步來控制資源的并發(fā)訪問；

（2）控制實例產(chǎn)生的數(shù)量，達(dá)到節(jié)約資源的目的；

（3）作為通信媒介使用，也就是數(shù)據(jù)共享，它可以在不建立直接關(guān)聯(lián)的條件下，讓多個不相關(guān)的兩個線程或者進(jìn)程之間實現(xiàn)通信。

單例模式常見的參考使用如下：

（1）資源管理：在計算機(jī)系統(tǒng)中，需要管理的資源包括軟件外部資源，譬如每臺計算機(jī)可以有若干個打印機(jī)，但只能有一個Printer Spooler， 以避免兩個打印作業(yè)同時輸出到打印機(jī)中。每臺計算機(jī)可以有若干傳真卡，但是只應(yīng)該有一個軟件負(fù)責(zé)管理傳真卡，以避免出現(xiàn)兩份傳真作業(yè)同時傳到傳真卡中的情 況。每臺計算機(jī)可以有若干通信端口，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)集中管理這些通信端口，以避免一個通信端口同時被兩個請求同時調(diào)用。這些資源管理器構(gòu)件必須只有一個實例

（2）回收站等應(yīng)用：在整個視窗系統(tǒng)中，Windows的回收站只能有一個實例，整個系統(tǒng)都使用這個惟一的實例，而且回收站自行提供自己的實例。因此，回收站是單例模式的應(yīng)用。

3、   單例模式的兩種形式

根據(jù)在建立單例對象的時間不同，可以形象的將單例模式分為兩種實現(xiàn)形式：“餓漢式”和“懶漢式”。

3.1 “餓漢式”單例模式實現(xiàn)

“餓漢式”是在不管你用的用不上，一開始就建立這個單例對象，例如如下Java代碼實現(xiàn)了餓漢式的單例模式:
package singleton;

/**
 * 餓漢式單例模式
 * @author AmigoXie
 */
public class Singleton {
    private Singleton() {
        System.out.println("構(gòu)造器");
    }

    //在自己內(nèi)部定義自己一個實例，注意這是private 只供內(nèi)部調(diào)用
    private static Singleton instance = new Singleton();
    //這里提供了一個供外部訪問本class的靜態(tài)方法，可以直接訪問
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("測試餓漢式單例模式");
        Singleton.getInstance();
    }
}
 該例的運(yùn)行結(jié)果如下所示：
構(gòu)造器
測試餓漢式單例模式

由此可知在調(diào)用單例對象的靜態(tài)方法getInstance()之前，構(gòu)造器Singleton()已被調(diào)用。

3.2 “懶漢式”單例模式實現(xiàn)

“懶漢式”是在你真正用到的時候才去建這個單例對象。，例如如下Java代碼實現(xiàn)了懶漢式的單例模式：
package singleton;

/** *//**
 * 懶漢式單例模式
 * @author AmigoXie
 */
public class Singleton2 {
    private Singleton2() {
        System.out.println("構(gòu)造器");
    }

    private static Singleton2 instance = null;

    public static synchronized Singleton2 getInstance() {
        //這個方法比上面有所改進(jìn)，不用每次都進(jìn)行生成對象，只是第一次使用時生成實例
        if (instance == null) {
        instance = new Singleton2();
        }
        return instance;
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("測試懶漢式單例模式");
        Singleton2.getInstance();
    }
}

     該例的運(yùn)行結(jié)果如下所示：

測試懶漢式單例模式
構(gòu)造器

     從運(yùn)行的打印結(jié)果表名，在getInstance()獲取實例方法被調(diào)用時，構(gòu)造器才被調(diào)用。

4、   在JavaScript中使用單例模式

在JavaScript中，單例（Singleton）模式是最基本又最有用的模式之一。這種模式提供了一種將代碼組織為一個邏輯單元的手段，這個邏輯單元中的代碼可以通過單一的變量進(jìn)行訪問。確保單例對象只有一份實例，你就可以確信自己的所有代碼使用的都是同樣的全局資源。

單例類在JavaScript中用途廣泛：

（1）可以用來劃分命名空間，以減少網(wǎng)頁中全局變量的數(shù)量；

（2）可以在一種名為分支的技術(shù)中用來封裝瀏覽器之間的差異；

（3）可以借助于單例模式，將代碼組織得更為一致，從而使代碼更容易閱讀和維護(hù)。

4.1 單例的基本結(jié)構(gòu)

最基本的單例實際上是一個對象字面值，它將一批有一定關(guān)聯(lián)的方法和屬性組織在一起。例如如下JavaScript代碼：

var Singleton = {
    attribute1: true;
    attribute2: 10
    
    method1: function() {
    },
    method2: function() {
    }   
};

這些成員可以通過Singleton加圓點(diǎn)運(yùn)算符來訪問：

Singleton.attribute1 = false;
var total = Singleton. attribute2 + 5;
var result = Singleton.method1();

對象字面值只是用以創(chuàng)建單例的方法之一，后面介紹的那些方法所創(chuàng)建的單體看起來更像其他面向?qū)ο笳Z言中的單例類。另外，并非所有對象字面值都是單體，如果它只是用來模仿關(guān)聯(lián)數(shù)組或容納數(shù)據(jù)的話，那顯然不是單例。但如果它是用來組織一批相關(guān)方法和屬性的話，那就可能是單例，其區(qū)別主要在于設(shè)計者的意圖。

4.2 創(chuàng)建擁有私有成員的單例

4.2.1 使用下劃線表示法

在單例對象內(nèi)創(chuàng)建類的私有成員的最簡單、最直截了當(dāng)?shù)姆椒ㄊ鞘褂孟聞澗€表示法（在JavaScript業(yè)界，如果變量和方法是使用下劃線，則表示該變量和方法是私有方法，只允許內(nèi)部調(diào)用，第三方不應(yīng)該去調(diào)用）。參考實例如下：

GiantCorp.DataParser = {
    // 私有方法
    _stripWhitespace: function(str) {
        return str.replace(/\s+/, ''); 
    },
    _stringSplit: function(str, delimiter) {
        return str.split(delimiter);
    },

    // 公用方法
    stringToArray: function(str, delimiter, stripWS) {
        if (stripWS) {
            str = this._stripWhitespace(str);
        }
        
        var outputArray = this._stringSplit(str, delimiter);
        return outputArray;
    }
};

在如上代碼中，stringToArray方法中使用this訪問單體中的其他方法，這是訪問單體中其他成員或方法的最簡便的方法。但這樣做有一點(diǎn)風(fēng)險，因為this并不一定指向GiantCorp.DataParser例如，如果把某個方法用作事件監(jiān)聽器，那么其中的this指向的是window對象，因此大多數(shù)JavaScript庫都會為事件關(guān)聯(lián)進(jìn)行作用域校正，例如在這里使用GiantCorp.DataParser比使用this更為安全。

4.2.2使用閉包

在單例對象中創(chuàng)建私有成員的第二種方法是借助閉包。因為單例只會被實例化一次，所以不必?fù)?dān)心自己在構(gòu)造函數(shù)中聲明了多少成員。每個方法和屬性都只會被創(chuàng)建一次，所以可以把它們聲明在構(gòu)造函數(shù)內(nèi)部（因此也就位于同一個閉包中）。

使用閉包創(chuàng)建擁有私有成員的單例類的實例如下：

MyNamespace.Ssingleton = (function() {
    // 私有成員
     var privateAttribute1 = false;
    var privateAttribute2 = [1, 2, 3];
 
    function privateMethod1() {
        
    }    

    function privateMethod2() {
        
    }
 
    return {
        // 公有成員
        publicAttribute1: true;
        publicAttribute2: 10,
        
        publicMethod1: function() {
            
        },
        publicMethod2: function() {
            
        }
    };
})();

這種單例模式又稱為模塊模式，指的是它可以把一批相關(guān)方法和屬性組織為模塊并起到劃分命名空間的作用。

使用該種方式改造4.2.1中的實例，參考代碼如下：

GiantCorp.DataParser = (function() {
    var whiteSpaceRegex = /\s+/;
    // 私有方法
    function stripWhitespace(str) {
        return str.replace(whiteSpaceRegex, ''); 
    }

    function stringSplit(str, delimiter) {
        return str.split(delimiter);
    },

    return {
        // 公用方法
        stringToArray: function(str, delimiter, stripWS) {
            if (stripWS) {
                str = stripWhitespace(str);
            }
            
            var outputArray = stringSplit(str, delimiter);
            return outputArray;
        }
    };
})();

將私有成員放在閉包中可以確保其不會在單例對象之外被使用，因此開發(fā)人員可以自由的改變對象的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，而不會殃及別人的代碼。還可以使用這種辦法對數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)和封裝。

4.3 在JavaScript中實現(xiàn)“懶漢式”單例模式

在如上的代碼中，單例對象都是在腳本加載時被創(chuàng)建出來。對于資源密集型或配置開銷甚大的單例，更合理的是使用3.2小節(jié)中提到的“懶漢式”單例實現(xiàn)。這種實現(xiàn)方式的特別之處在于，對它們的訪問必須借助于一個靜態(tài)方法，例如調(diào)用單例類的getInstance()方法獲得對象實例。

參考實現(xiàn)代碼如下：

MyNamespace.Singleton = (function() {
    // 定義一個私有的屬性，該屬性用于儲存單例對象
    var uniqueInstance;
    function constructor() {
        // 將單態(tài)操作放在這里
        
    }

    return {
        getInstance: function() {
            if (!uniqueInstance) {
                uniqueInstance = constructor();
            }
           
            return uniqueInstance;
        }
    }
})();

將一個單例轉(zhuǎn)換為懶漢式加載方式后，必須對調(diào)用它的代碼進(jìn)行修改，例如之前調(diào)用：

MyNamespace.Singleton.publicMethod1();

應(yīng)該改成如下代碼：

MyNamespace.Singleton.getInstance().publicMethod1();

如果覺得命名空間名稱太長，可以創(chuàng)建一個別名來簡化它。

4.4 使用單例模式實現(xiàn)分支

分支是一種用來把瀏覽器之間的差異封裝到運(yùn)行期間進(jìn)行設(shè)置的動態(tài)方法中的技術(shù)。例如，假設(shè)我們需要一個創(chuàng)建XHR對象的方法，這種XHR對象在大多數(shù)瀏覽器中是XMLHttpRequest對象的實例，但在IE早期版本中是某種ActiveX類的實例，這樣一種方法通常會進(jìn)行某種瀏覽器嗅探或?qū)ο筇綔y。如果不用分支技術(shù)，那么每次調(diào)用這個方法時，所有這些瀏覽器嗅探代碼都要再次運(yùn)行。如果該方法調(diào)用頻繁，將會嚴(yán)重影響效率。

要實現(xiàn)獲取不同瀏覽器的XHR對象的功能，參考實現(xiàn)代碼的實現(xiàn)步驟如下：

（1）判斷有多少個分支（有3個），這些分支按其返回的XHR對象類型命名，這三個分支都有一個名為createXhrObject()的方法，該方法返回一個可以執(zhí)行異步請求的新對象；

（2）根據(jù)條件將3個分支中某一分支的對象賦給那個變量，具體做法是逐一嘗試XHR對象，直到遇到一個當(dāng)前JavaScript環(huán)境所支持的對象為止。

參考代碼如下所示：

<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">
<html>
    <head>
        <title>使用單例模式實現(xiàn)JavaScript中的分支</title>
        <script type="text/javascript">
            var SimpleXhrFactory = (function() {
                // 三個分支
                var standard = {
                    createXhrObject: function() {
                        alert("standard createXhrObject");
                        return new XMLHttpRequest();
                    }
                };
                var activeXNew = {
                    createXhrObject: function() {
                        alert("activeXNew createXhrObject");
                        return new ActiveXObject("Msxml2.XMLHTTP");
                    }
                };
                var activeXOld = {
                    createXhrObject: function() {
                        alert("activeXOld createXhrObject");
                        return new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");
                    }
                };

                // 為分支賦值
                var testObject;
                try {
                    testObject = standard.createXhrObject();
                    return standard;
                } catch(e) {
                    try {
                        testObject = activeXNew.createXhrObject();
                        return activeXNew;
                    } catch(e) {
                        try {
                            testObject = activeXOld.createXhrObject();
                            return activeXOld;
                        } catch(e) {
                            throw new Error("在該瀏覽器環(huán)境中沒有發(fā)現(xiàn)XHR對象.");
                        }
                    }
                } 
            })();

            SimpleXhrFactory.createXhrObject();

        </script>

    </head>

    <body>

    </body>

</html>

用了分支技術(shù)后，所有的那些特性嗅探代碼都只會執(zhí)行一次，而不是沒生成一個對象執(zhí)行一次。這種技術(shù)適用于任何只有在運(yùn)行時才能確定具體實現(xiàn)的情況。 

5、   單例模式的優(yōu)缺點(diǎn)

      在JavaScript中使用單例模式的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）對代碼的組織作用：它將相關(guān)方法和屬性組織在一個不會被多次實例話的單例中，可以使代碼的調(diào)試和維護(hù)變得更輕松。描述性的命名空間還可以增強(qiáng)代碼的自我說明性。將方法包裹在單例中，可以防止它們被其它程序員誤改。

（2）單例模式的一些高級變體可以在開發(fā)周期的后期用于對腳本進(jìn)行優(yōu)化。

主要缺點(diǎn)如下：

（1）因為提供的是一種單點(diǎn)訪問，所以它有可能導(dǎo)致模塊間的強(qiáng)耦合。單體最好是留給定義命名空間和實現(xiàn)分支型方法這些用途，這些情況下，耦合不是什么問題；

（2）有時某些更高級的模式會更符合任務(wù)的需要。與“懶漢式”加載單例相比，虛擬代理能給予你對實例化方式更多的控制權(quán)。也可以用一個真正的對象工廠來取代分支型單例。

6、   參考文檔

（1）《JavaScript設(shè)計模式》 Ross Harmes，Dustin Dial著，謝廷晟 譯，人民郵電出版社出版

（2）《單例模式_百度百科》：

http://baike.baidu.com/view/1859857.htm