单例模式概念

Posted 2020-08-09

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了单例模式概念相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

单例模式概念

单例模式是指整个应用中类只有一个对象实例的设计模式。

单例模式的特点

单例模式的特点

单例模式的主要特点是“三私一公”：
需要一个保存类的唯一实例的私有静态成员变量
构造函数必须声明为私有的，防止外部程序new一个对象从而失去单例的意义
克隆函数必须声明为私有的，防止对象被克隆
必须提供一个访问这个实例的公共静态方法(通常命名为getInstance)，从而返回唯一实例的一个引用。

一个类在整个应用中只有一个实例
类必须自行创建这个实例
必须自行向整个系统提供这个实例

php中使用单例模式的原因

我用php大部分操作都是和各种数据库打交道，包括mysql,redis,memcache等各种关系型和非关系型数据库，所以一个应用中会存在大量连接数据库的操作，如果不用单例模式，那每次都要new操作，但是每次new都会消耗大量的内存资源和系统资源，而且每次打开和关闭数据库连接都是对数据库的一种极大考验和浪费。

贴出我之前常用的不好的数据库连接代码，给大家一个错误示范：

<?php
class MysqlConn
{
// MYSQL数据库连接信息
const MYSQLHOSTNAME = "127.0.0.1";
const MYSQLUSERNAME = "root";
const MYSQLPASSWORD = "***";
const MYSQLDBNAME = "test";
const MYSQLCHARSET = "utf8";
/**
* Description：mysql数据库连接函数
* Return value：连接成功返回数据库连接句柄；连接失败返回错误消息
*/
public function MysqlConnect()
{
$db = new mysqli(self::MYSQLHOSTNAME, self::MYSQLUSERNAEM, self::MYSQLPASSWORD, self::MYSQLDBNAME); // 连接数据库
$db->set_charset(self::MYSQLCHARSET);
if (mysqli_connect_errno())
{
throw new CircleMysqlException("服务器系统故障", 1001);
}
else
{
return $db;
}
}
}

缺陷：

每次数据库连接都要new这个类，然后调用mysqlconnect方法，返回close掉，频繁的new和数据库连接关闭操作是非常消耗资源的

改进：

每次应该直接返回当前应用中已经打开的数据库连接句柄

//有些朋友或许会说，我也可以不这样做啊，我直接利用global关键字不就可以了吗？的确，global可以解决问题，也起到了单例模式的作用，但是 OOP中，我们拒绝这样来编写代码，因为global存在安全隐患，请参考相关书籍，同时单例模式恰恰是对全局变量的一种改进，避免了那些存储唯一实例的全局变量污染命名空间
global $db; //OOP中，我们不提倡这样编写代码

//单例模式返回数据库连接句柄
$db = MysqlConn::SingleMysqlConnect();

php单例模式的实现

<?php
class Singleton
{
/**
* Description:（1）静态变量，保存全局实例，跟类绑定，跟对象无关
* （2）私有属性，为了避免类外直接调用类名::$instance，防止为空
*/
private static $instance;
/**
* Description:数据库连接句柄
*/
private $db;
/**
* Description:私有化构造函数，防止外界实例化对象
*/
private static function __construct()
{
}
/**
* Description:私有化克隆函数，防止外界克隆对象
*/
private function __clone()
{
}
/**
* Description:静态方法，单例访问统一入口
* @return Singleton：返回应用中的唯一对象实例
*/
public static function GetInstance()
{
if (!(self::$instance instanceof self))
{
self::$instance = new self();
}
return self::$instance;
}
/**
* Description:获取数据库的私有方法的连接句柄
*/
public function GetDbConnect()
{
return $this->db;
}
}

需要一个保存类的唯一实例的静态成员变量（通常$instance为私有变量）

构造函数和克隆函数必须声明为私有的，为了防止外部程序new类从而失去单例模式意义
必须提供一个访问这个实例的公共静态方法，从而返回唯一实例的一个引用

假设我们需要写一个类用来操作数据库，并同时满足以下要求：
①SqlHelper类只能有一个实例（不能多）
②SqlHelper类必须能够自行创建这个实例
③必须自行向整个系统提供这个实例,换句话说：多个对象共享一块内存区域，比如，对象A设置了某些属性值，则对象B,C也可以访问这些属性值（结尾的例子很好的说明了这个问题）
也就是说，对象A,B,C实际上都是使用同一个对象实例，访问的都是同一块内存区域
所以，即使unset($A),对象B和C还是照样能够通过getDbName()方法输出“数据库名”的
unset($A)实际上只是将对象A与某块内存地址（该对象的实例所在的地址）之间的联系方式断开而已，跟对象B和对象C无关
PHP单例模式的缺点
众所周
知，PHP语言是一种解释型的脚本语言，这种运行机制使得每个PHP页面被解释执行后，所有的相关资源都会被回收。也就是说，PHP在语言级别上没有办法
让某个对象常驻内存，这和asp.net、Java等编译型是不同的，比如在Java中单例会一直存在于整个应用程序的生命周期里，变量是跨页面级的，真
正可以做到这个实例在应用程序生命周期中的唯一性。然而在PHP中，所有的变量无论是全局变量还是类的静态成员，都是页面级的，每次页面被执行时，都会重
新建立新的对象，都会在页面执行完毕后被清空，这样似乎PHP单例模式就没有什么意义了，所以PHP单例模式我觉得只是针对单次页面级请求时出现多个应用
场景并需要共享同一对象资源时是非常有意义的。
 
最近感觉网站的数据库压力比较大，造成网站的速度下降得很厉害。因为有相当一部分的页面是直接连接数据库读数据的，所以把这部分的页面也改为使用数据库单例类来实现。现在基本都统一使用下面这个类来连接数据库了。

01
<?php

02
class nmdb 

03
{

04
    private $link;

05
    static private $_instance;

06
    // 连接数据库

07
    private function __construct($host, $username, $password)

08
    {

09
        $this->link = mysql_connect($host, $username, $password);

10
        $this->query("SET NAMES ‘utf8‘", $this->link);

11
        //echo mysql_errno($this->link) . ": " . mysql_error($link). "n";

12
        //var_dump($this->link);

13
        return $this->link;

14
    }

15
     
16
    private function __clone(){}

17
     
18
    public static function get_class_nmdb($host, $username, $password)

19
    {

20
        //$connector = new nmdb($host, $username, $password);

21
        //return $connector;

22
         
23
        if( FALSE == (self::$_instance instanceof self) )

24
        {

25
            self::$_instance = new self($host, $username, $password);

26
        }

27
        return self::$_instance;

28
    }

29
     
30
    // 连接数据表

31
    public function select_db($database)

32
    {

33
        $this->result = mysql_select_db($database);

34
        return $this->result;

35
    }

36
     
37
    // 执行SQL语句

38
    public function query($query)

39
    {

40
        return $this->result = mysql_query($query, $this->link);

41
    }

42
     
43
    // 将结果集保存为数组

44
    public function fetch_array($fetch_array)

45
    {

46
        return $this->result = mysql_fetch_array($fetch_array, MYSQL_ASSOC);

47
    }

48
     
49
    // 获得记录数目

50
    public function num_rows($query)

51
    {

52
        return $this->result = mysql_num_rows($query);

53
    }

54
     
55
    // 关闭数据库连接

56
    public function close()

57
    {

58
        return $this->result = mysql_close($this->link);

59
    }

60
     
61
}

62
?>

这个类的使用如下：

1
$connector = nmdb::get_class_nmdb($host, $username, $password);

2
$connector -> select_db($database);

下面的类也可以参考下：
view sourceprint?

01
<?php

02
/*

03
* mysql 单例

04
*/

05
class mysql{

06
    private $host    =‘localhost‘; //数据库主机

07
    private $user     = ‘root‘; //数据库用户名

08
    private $pwd     = ‘‘; //数据库用户名密码

09
    private $database = ‘imoro_imoro‘; //数据库名

10
    private $charset = ‘utf8‘; //数据库编码，GBK,UTF8,gb2312

11
    private $link;             //数据库连接标识;

12
    private $rows;             //查询获取的多行数组

13
    static $_instance; //存储对象

14
    /**

15
     * 构造函数

16
     * 私有

17
     */

18
    private function __construct($pconnect = false) {

19
        if (!$pconnect) {

20
            $this->link = @ mysql_connect($this->host, $this->user, $this->pwd) or $this->err();

21
        } else {

22
            $this->link = @ mysql_pconnect($this->host, $this->user, $this->pwd) or $this->err();

23
        }

24
        mysql_select_db($this->database) or $this->err();

25
        $this->query("SET NAMES ‘{$this->charset}‘", $this->link);

26
        return $this->link;

27
    }

28
    /**

29
     * 防止被克隆

30
     *

31
     */

32
    private function __clone(){}

33
    public static function getInstance($pconnect = false){

34
        if(FALSE == (self::$_instance instanceof self)){

35
            self::$_instance = new self($pconnect);

36
        }

37
        return self::$_instance;

38
    }

39
    /**

40
     * 查询

41
     */

42
    public function query($sql, $link = ‘‘) {

43
        $this->result = mysql_query($sql, $this->link) or $this->err($sql);

44
        return $this->result;

45
    }

46
    /**

47
     * 单行记录

48
     */

49
    public function getRow($sql, $type = MYSQL_ASSOC) {

50
        $result = $this->query($sql);

51
        return @ mysql_fetch_array($result, $type);

52
    }

53
    /**

54
     * 多行记录

55
     */

56
    public function getRows($sql, $type = MYSQL_ASSOC) {

57
        $result = $this->query($sql);

58
        while ($row = @ mysql_fetch_array($result, $type)) {

59
            $this->rows[] = $row;

60
        }

61
        return $this->rows;

62
    }

63
    /**

64
     * 错误信息输出

65
     */

66
    protected function err($sql = null) {

67
        //这里输出错误信息

68
        echo ‘error‘;

69
        exit();

70
    }

71
}

72
//用例

73
$db = mysql::getInstance();

74
$db2 = mysql::getInstance();

75
$data = $db->getRows(‘select * from blog‘);

76
//print_r($data);

77
//判断两个对象是否相等

78
if($db === $db2){

79
    echo ‘true‘;

80
}

81
?>

以上是关于单例模式概念的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

设计模式之单例模式

C++特殊类设计（单例模式）

LINUX多线程（线程池，单例模式，线程安全，读者写者模型）

单例模式中的饿汉和懒汉模式

读者写者问题，单例模式，自旋锁