【游戏设计模式】单例模式全解析---Cocos Creater实操

前言

七大原则：

• 单一职责原则（Single Responsibility Principle）；

• 开闭原则（Open Closed Principle）；

• 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle）；

• 迪米特法则（Law of Demeter）；

• 接口隔离原则（Interface Segregation Principle）；

• 依赖倒置原则（Dependence Inversion Principle）；

• 合成复用原则（Composite Reuse Principle）；

只有一个目的：

让程序员可以更好的偷懒，让所写过的代码可以应对各种各样的需求。

定义：

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 ，并提供了一个全局访问点来访问该实例。

应用场景：

全局只想要一个实例对象，避免多个实例对象会存在数据不统一等情况下使用，具体场景如下：

1. 全局游戏管理-GameManager：管理游戏运行时的状态

2. 全局音频管理-AudioManager：管理游戏运行时的背景音乐、音效、人声等

3. 全局数据代理-ProxyManager：管理游戏数据

例如全局音频管理播放了一个BGM，如果存在多个音频管理，就会导致多个BGM存在，一般情况游戏只会有一个BGM，因此为了避免这种情况，才使用单例模式进行设计与开发。

基本原理：

将类的初始化改成私有，只能通过自身进行初始化，这样就避免其他地方初始化多个对象出来。

import { _decorator } from 'cc';
const { ccclass } = _decorator;

@ccclass('GameManager')
export class GameManager {
    private static _instance: GameManager = null;

    public static get Instance() {
        // 只能通过自身进行初始化
        if (this._instance == null) {
            this._instance = new GameManager();
        }

        return this._instance;
    }

    // 类的初始化改为私有
    private constructor() {}
}

具体案例：

1. 简易计数器

场景布局如下：

具体代码如下：

# GameManager.ts
import { _decorator } from 'cc';
const { ccclass } = _decorator;

// 全局游戏管理
@ccclass('GameManager')
export class GameManager {
    private static _instance: GameManager = null;

    public count: number = 0;

    // 只能通过自身进行初始化
    public static get Instance() {
        if (this._instance == null) {
            this._instance = new GameManager();
        }

        return this._instance;
    }

    // 类的初始化改为私有
    private constructor() {

    }
}

# SingletonExampleScene.ts
import { _decorator, Component, Node, Button, Label } from 'cc';
import { GameManager } from './GameManager';
const { ccclass, property } = _decorator;

@ccclass('SingletonExampleScene')
export class SingletonExampleScene extends Component {
    @property(Button)
    private AddButton: Button = null;

    @property(Button)
    private ReduceButton: Button = null;

    @property(Label)
    private textLabel: Label = null;

    public onLoad(): void {
        this.AddButton.node.on(Button.EventType.CLICK, this.OnClick_AddButton, this);
        this.ReduceButton.node.on(Button.EventType.CLICK, this.OnClick_ReduceButton, this);

        this.RefreshTextLabel();
    }

    private OnClick_AddButton(button: Button): void {
        GameManager.Instance.count++;
        this.RefreshTextLabel();
    }

    private OnClick_ReduceButton(button: Button): void {
        GameManager.Instance.count--;
        this.RefreshTextLabel();
    }

    private RefreshTextLabel(): void {
        this.textLabel.string = GameManager.Instance.count.toString();
    }
}

效果如下：

实现方式：

这里暂时只讲两种类型（不考虑线程安全，游戏中多线程的情况比较少），分别是提前初始化和延迟初始化

饿汉式-提前初始化

以GameManager为例，该实现方式会在程序启动时在静态存储区初始化GameManager中的静态变量_instance。

import { _decorator } from 'cc';
const { ccclass } = _decorator;

@ccclass('GameManager')
export class GameManager {
    private static _instance: GameManager = new GameManager();

    public static get Instance() {
        return this._instance;
    }

    private constructor() {

    }
}

优点（不考虑线程安全）：无

缺点：

1. 程序启动时就直接全部初始化完成，占用大量内存，有可能有些单例对象从头到尾都没使用过，却一直占据程序内存。

懒汉式-延迟初始化

以GameManager为例，该实现方式只在第一次调用时初始化GameManager中的静态变量_instance。

import { _decorator } from 'cc';
const { ccclass } = _decorator;

@ccclass('GameManager')
export class GameManager {
    private static _instance: GameManager = null;

    public static get Instance() {
        // 只能通过自身进行初始化
        if (this._instance == null) {
            this._instance = new GameManager();
        }

        return this._instance;
    }

    // 类的初始化改为私有
    private constructor() {}
}

优点：

1. 调用才会初始化，不会一开始就占据程序内存。

缺点（不考虑线程安全）：无

总结：

优点：

1. 在内存中只有一个实例对象，不会过多创建对象，保证数据统一性。
2. 避免对资源的多重占用。

缺点：

1. 由于不能多态（进行继承），导致可拓展性差，所有功能都只能写在一个类统一管理。

题外话：

作者打算实现TypeScript的泛型单例模式时，查阅资料发现，TypeScript无法像C#那样简单的写出泛型单例模式。

C#实现泛型单例代码如下：

public class Singleton<T> where T : class, new()
{
    private static T s_instance;
    
    // 类的初始化改为私有或保护
    protected Singleton()
    {
    }

    public static T Instance
    {
        get
        {
            if (Singleton<T>.s_instance == null)
            {
                Singleton<T>.CreateInstance();
            }
            return Singleton<T>.s_instance;
        }
    }
}

// 使用方式
GameManager.Instance.Count++;

TypeScript实现泛型单例代码如下：

export class Singleton<T>{
    private static _instance: any = null;

    protected constructor() {}

    public static GetInstance<T>(target: { new(): T }): T {
        if (this._instance == null) {
            this._instance = new target();
        }
        return this._instance;
    }
}

// 使用方式
GameManager.Instance<GameManager>(GameManager).Count++;

很明显TypeScript的写法非常的冗余，没有人会选择此写法。