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TypeScript 单例模式

单例模式是一种创建型设计模式,它确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点来访问该实例。这种模式在需要控制资源访问、配置管理或日志记录等场景中非常有用。

什么是单例模式?

单例模式的核心思想是限制类的实例化次数,确保在整个应用程序中只有一个实例存在。这个实例通常通过一个静态方法或属性来访问。

为什么使用单例模式?

  • 资源管理:单例模式可以确保某些资源(如数据库连接、文件系统等)只被初始化一次,避免重复创建和销毁。
  • 全局访问:单例模式提供了一个全局访问点,使得其他对象可以方便地访问该实例。
  • 一致性:单例模式可以确保在整个应用程序中,某个类的行为和数据是一致的。

TypeScript 中的单例模式实现

在TypeScript中,单例模式可以通过多种方式实现。下面我们将介绍一种常见的实现方式。

基本实现

typescript
class Singleton {
private static instance: Singleton;

private constructor() {
// 私有构造函数,防止外部实例化
}

public static getInstance(): Singleton {
if (!Singleton.instance) {
Singleton.instance = new Singleton();
}
return Singleton.instance;
}

public someMethod(): void {
console.log("Executing some method in Singleton instance.");
}
}

// 使用单例
const instance1 = Singleton.getInstance();
const instance2 = Singleton.getInstance();

console.log(instance1 === instance2); // 输出: true

代码解释

  1. 私有构造函数private constructor() 确保类不能在外部被实例化。
  2. 静态实例private static instance: Singleton; 保存类的唯一实例。
  3. 静态方法public static getInstance(): Singleton 提供全局访问点,如果实例不存在则创建,否则返回现有实例。

实际应用场景

单例模式在实际开发中有许多应用场景,以下是一些常见的例子:

  1. 日志记录器:确保所有日志都通过同一个日志记录器实例进行记录,避免日志文件被多次打开或关闭。
  2. 配置管理:确保配置信息在整个应用程序中保持一致,避免重复读取配置文件。
  3. 数据库连接池:确保数据库连接池只有一个实例,避免资源浪费。

示例:日志记录器

typescript
class Logger {
private static instance: Logger;
private logs: string[];

private constructor() {
this.logs = [];
}

public static getInstance(): Logger {
if (!Logger.instance) {
Logger.instance = new Logger();
}
return Logger.instance;
}

public log(message: string): void {
this.logs.push(message);
console.log(`Log: ${message}`);
}

public printLogs(): void {
this.logs.forEach(log => console.log(log));
}
}

// 使用日志记录器
const logger1 = Logger.getInstance();
logger1.log("First log message");

const logger2 = Logger.getInstance();
logger2.log("Second log message");

logger1.printLogs();
// 输出:
// Log: First log message
// Log: Second log message
// First log message
// Second log message

注意事项

  • 线程安全:在单线程环境中,TypeScript的单例模式实现是安全的。但在多线程环境中,可能需要额外的同步机制。
  • 测试困难:由于单例模式的全局性,可能会增加单元测试的复杂性。

总结

单例模式是一种强大的设计模式,适用于需要全局唯一实例的场景。通过私有构造函数和静态方法,我们可以确保一个类只有一个实例,并提供全局访问点。在实际开发中,单例模式可以用于日志记录、配置管理、数据库连接池等场景。

附加资源

练习

  1. 尝试实现一个单例模式的配置管理器,用于读取和存储应用程序的配置信息。
  2. 修改日志记录器示例,使其支持日志级别(如INFO、WARN、ERROR),并根据级别过滤日志输出。
提示

单例模式虽然强大,但也要谨慎使用。过度使用单例模式可能会导致代码难以测试和维护。确保在真正需要全局唯一实例的场景下使用单例模式。