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设计模式04--单例模式(Singleton)

设计模式04--单例模式(Singleton)

作者: 四月不见 | 来源:发表于2019-06-03 17:13 被阅读2次

    一、简介

    单例模式,正如其名,允许我们创建一个而且只能创建一个对象的类。这在整个系统的协同工作中非常有用,特别明确了只需一个类对象的时候。

    那么,为什么要实现这么奇怪的类,只实例化一次?

    在很多场景下会用到,如:配置类、Session类、Database类、Cache类、File类等等。这些只需要实例化一次,就可以在应用全局中使用。

    二、场景

    1、提出问题

    如果没有使用单例模式,会有什么样的问题?
    如下是一个简单的数据库连接类,它没有使用单例模式:

    class Database
    {
        public $db = null;
        public function __construct($config = array())
        {
            $dsn = sprintf('mysql:host=%s;dbname=%s', $config['db_host'], $config['db_name']);
            $this->db = new PDO($dsn, $config['db_user'], $config['db_pass']);
        }
    }
    

    然后创建3个对象:

    $config = array(
        'db_name' => 'test',
        'db_host' => 'localhost',
        'db_user' => 'root',
        'db_pass' => 'root'
    );
    
    $db1 = new Database($config);
    var_dump($db1);
    $db2 = new Database($config);
    var_dump($db2);
    $db3 = new Database($config);
    var_dump($db3);
    

    这种情况下,每当我们创建一个这个类的实例,就会新增一个到数据库的连接。开发者每在一个地方实例化一次这个类,就会在那里多一个数据库连接。不知不觉中,开发者就犯了个错误,给数据库和服务器性能带来巨大的影响。

    上面的代码输入如下:

    object(Database)[1]
      public 'db' => object(PDO)[2]
    object(Database)[3]
      public 'db' => object(PDO)[4]
    object(Database)[5]
      public 'db' => object(PDO)[6]
    

    每个对象都分配一个新的资源ID,都是新的引用,它们占用3个的内存空间。如果有100个对象创建,就会占用内存中100块不同的空间,而其余99块并非是必须的。

    2、解决问题

    要解决这样的问题,我们可以控制住基类,在源头上限制这个类,使其无法生成多个对象,如果已经生成过,直接返回。

    于是,我们的目标就是,控制数据库类,使其生成一次而且只能生成一次对象。

    三、类结构

    单例模式结构如下:

    角色 简述
    Singleton 一般是一个单例类或是接口

    四、UML图

    比如,我们需要管理一个数据库资源的类:

    五、类实现

    如下就是单例模式连接数据库代码:

    class Database
    {
        // 声明$instance为私有静态类型,用于保存当前类实例化后的对象
        private static $instance = null;
        // 数据库连接句柄
        private $db = null;
    
        // 构造方法声明为私有方法,禁止外部程序使用new实例化,只能在内部new
        private function __construct($config = array())
        {
            $dsn = sprintf('mysql:host=%s;dbname=%s', $config['db_host'], $config['db_name']);
            $this->db = new PDO($dsn, $config['db_user'], $config['db_pass']);
        }
    
        // 这是获取当前类对象的唯一方式
        public static function getInstance($config = array())
        {
            // 检查对象是否已经存在,不存在则实例化后保存到$instance属性
            if(self::$instance == null) {
                self::$instance = new self($config);
            }
            return self::$instance;
        }
    
        // 获取数据库句柄方法
        public function db()
        {
            return $this->db;
        }
    
        // 声明成私有方法,禁止克隆对象
        private function __clone(){}
        // 声明成私有方法,禁止重建对象
        private function __wakeup(){}
    }
    

    再通过getInstance()方法使用类对象:

    $config = array(
        'db_name' => 'test',
        'db_host' => 'localhost',
        'db_user' => 'root',
        'db_pass' => 'root'
    );
    
    $db1 = Database::getInstance($config);
    var_dump($db1);
    $db2 = Database::getInstance($config);
    var_dump($db2);
    $db3 = Database::getInstance($config);
    var_dump($db3);
    

    输出信息如下:

    object(Database)[1]
      private 'db' => object(PDO)[2]
    object(Database)[1]
      private 'db' => object(PDO)[2]
    object(Database)[1]
      private 'db' => object(PDO)[2]
    

    对比两个输出可以看出,单例模式中,不同对象获得的资源ID是一样的。也就是说,虽然我们用getInstance()获取Database类对象3次,其实引用的是一个内存空间,PDO也只连接了数据库一次。

    以上的例子是数据库连接类,要使用数据库,在应用这样获得连接句柄:

    $db = database::getInstance($config)->db();
    

    如果是其他类,则按需要修改数据库相关的代码,单例实现部分保留。

    六、特点

    单例模式的特点是4私1公

    • 一个私有静态属性,构造方法私有,克隆方法私有,重建方法私有
    • 一个公共静态方法。

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