PHP 單例模式優點意義及如何實現

Summerm發表於2019-09-20

設計模式

單例模式解決的是如何在整個專案中建立唯一物件例項的問題,工廠模式解決的是如何不通過new建立例項物件的方法。

單例模式

  1. $_instance必須宣告為靜態的私有變數
  2. 建構函式和解構函式必須宣告為私有,防止外部程式new 類從而失去單例模式的意義
  3. getInstance()方法必須設定為公有的,必須呼叫此方法 以返回例項的一個引用
  4. ::操作符只能訪問靜態變數和靜態函式
  5. new物件都會消耗記憶體
  6. 使用場景:最常用的地方是資料庫連線。
  7. 使用單例模式生成一個物件後, 該物件可以被其它眾多物件所使用。
  8. 私有的__clone()方法防止克隆物件

單例模式,使某個類的物件僅允許建立一個。建構函式private修飾, \
申明一個static getInstance方法,在該方法裡建立該物件的例項。如果該例項已經存在,則不建立。比如只需要建立一個資料庫連線。

工廠模式

工廠模式,工廠方法或者類生成物件,而不是在程式碼中直接new。 \
使用工廠模式,可以避免當改變某個類的名字或者方法之後,在呼叫這個類的所有的程式碼中都修改它的名字或者引數。

 Test1.php
 <?php
 class Test1{
      static function test(){
          echo __FILE__;
      }
  }
  Factory.php
 <?php
 class Factory{
     /*
      * 如果某個類在很多的檔案中都new ClassName(),那麼萬一這個類的名字
      * 發生變更或者引數發生變化,如果不使用工廠模式,就需要修改每一個PHP
      * 程式碼,使用了工廠模式之後,只需要修改工廠類或者方法就可以了。
     */
     static function createDatabase(){
         $test = new Test1();
         return $test;
     }
 }
Test.php
 <?php
 spl_autoload_register('autoload1');

 $test = Factory::createDatabase();
 $test->test();
function autoload1($class){
     $dir  = __DIR__;
     $requireFile = $dir."\\".$class.".php";
    require $requireFile;
}

註冊模式

註冊模式,解決全域性共享和交換物件。已經建立好的物件,掛在到某個全域性可以使用的陣列上,在需要使用的時候,直接從該陣列上獲取即可。將物件註冊到全域性的樹上。任何地方直接去訪問。

 <?php

  class Register
  {
      protected static  $objects;
      function set($alias,$object)//將物件註冊到全域性的樹上
      {
          self::$objects[$alias]=$object;//將物件放到樹上
      }
     static function get($name){
         return self::$objects[$name];//獲取某個註冊到樹上的物件
     }
     function _unset($alias)
     {
         unset(self::$objects[$alias]);//移除某個註冊到樹上的物件。
     }
 }

介面卡模式

將各種截然不同的函式介面封裝成統一的API。 
PHP中的資料庫操作有MySQL,MySQLi,PDO三種,可以用介面卡模式統一成一致,使不同的資料庫操作,統一成一樣的API。類似的場景還有cache介面卡,可以將memcache,redis,file,apc等不同的快取函式,統一成一致。 
首先定義一個介面(有幾個方法,以及相應的引數)。然後,有幾種不同的情況,就寫幾個類實現該介面。將完成相似功能的函式,統一成一致的方法。

介面 IDatabase
 <?php
 namespace IMooc;
 interface IDatabase
 {
     function connect($host, $user, $passwd, $dbname);
     function query($sql);
     function close();
 }

MySQL

 <?php
  namespace IMooc\Database;
  use IMooc\IDatabase;
  class MySQL implements IDatabase
  {
      protected $conn;
      function connect($host, $user, $passwd, $dbname)
      {
         $conn = mysql_connect($host, $user, $passwd);
         mysql_select_db($dbname, $conn);
         $this->conn = $conn;
     }

     function query($sql)
     {
         $res = mysql_query($sql, $this->conn);
         return $res;
     }

     function close()
     {
         mysql_close($this->conn);
     }
 }

MySQLi

 <?php
  namespace IMooc\Database;
  use IMooc\IDatabase;
  class MySQLi implements IDatabase
  {
      protected $conn;

     function connect($host, $user, $passwd, $dbname)
     {
         $conn = mysqli_connect($host, $user, $passwd, $dbname);
         $this->conn = $conn;
     }

     function query($sql)
     {
         return mysqli_query($this->conn, $sql);
     }

     function close()
     {
         mysqli_close($this->conn);
     }
 }

PDO

 <?php
  namespace IMooc\Database;
  use IMooc\IDatabase;
  class PDO implements IDatabase
  {
      protected $conn;
      function connect($host, $user, $passwd, $dbname)
      {
         $conn = new \PDO("mysql:host=$host;dbname=$dbname", $user, $passwd);
         $this->conn = $conn;
     }
 function query($sql)
     {
         return $this->conn->query($sql);
     }

     function close()
     {
         unset($this->conn);
     }
 }

通過以上案例,PHP與MySQL的資料庫互動有三套API,在不同的場景下可能使用不同的API,那麼開發好的程式碼,換一個環境,可能就要改變它的資料庫API,那麼就要改寫所有的程式碼,使用介面卡模式之後,就可以使用統一的API去遮蔽底層的API差異帶來的環境改變之後需要改寫程式碼的問題。

策略模式

策略模式,將一組特定的行為和演算法封裝成類,以適應某些特定的上下文環境。 \
eg:假如有一個電商網站系統,針對男性女性使用者要各自跳轉到不同的商品類目,並且所有的廣告位展示不同的廣告。在傳統的程式碼中,都是在系統中加入各種if else的判斷,硬編碼的方式。如果有一天增加了一種使用者,就需要改寫程式碼。使用策略模式,如果新增加一種使用者型別,只需要增加一種策略就可以。其他所有的地方只需要使用不同的策略就可以。 \
首先宣告策略的介面檔案,約定了策略的包含的行為。然後,定義各個具體的策略實現類。

 UserStrategy.php
  <?php
  /*
   * 宣告策略檔案的介面,約定策略包含的行為。
   */
  interface UserStrategy
  {
      function showAd();
      function showCategory();
 }
 FemaleUser.php
  <?php
  require_once 'Loader.php';
  class FemaleUser implements UserStrategy
  {
      function showAd(){
          echo "2016冬季女裝";
      }
      function showCategory(){
         echo "女裝";
     }
 }
  MaleUser.php
  <?php
  require_once 'Loader.php';
  class MaleUser implements UserStrategy
  {
      function showAd(){
          echo "IPhone6s";
      }
      function showCategory(){
         echo "電子產品";
     }
 }
 Page.php//執行檔案
  <?php
  require_once 'Loader.php';
  class Page
  {
      protected $strategy;
      function index(){
          echo "AD";
          $this->strategy->showAd();
         echo "<br>";
         echo "Category";
         $this->strategy->showCategory();
         echo "<br>";
     }
     function setStrategy(UserStrategy $strategy){
         $this->strategy=$strategy;
     }
 }

 $page = new Page();
 if(isset($_GET['male'])){
     $strategy = new MaleUser();
 }else {
     $strategy = new FemaleUser();
 }
 $page->setStrategy($strategy);
 $page->index();

執行結果圖: 

 總結: \
通過以上方式,可以發現,在不同使用者登入時顯示不同的內容,但是解決了在顯示時的硬編碼的問題。如果要增加一種策略,只需要增加一種策略實現類,然後在入口檔案中執行判斷,傳入這個類即可。實現瞭解耦。 \
實現依賴倒置和控制反轉 (有待理解) \
通過介面的方式,使得類和類之間不直接依賴。在使用該類的時候,才動態的傳入該介面的一個實現類。如果要替換某個類,只需要提供一個實現了該介面的實現類,通過修改一行程式碼即可完成替換。

觀察者模式

1:觀察者模式(Observer),當一個物件狀態發生變化時,依賴它的物件全部會收到通知,並自動更新。 \
2:場景:一個事件發生後,要執行一連串更新操作。傳統的程式設計方式,就是在事件的程式碼之後直接加入處理的邏輯。當更新的邏輯增多之後,程式碼會變得難以維護。這種方式是耦合的,侵入式的,增加新的邏輯需要修改事件的主體程式碼。 \
3:觀察者模式實現了低耦合,非侵入式的通知與更新機制。 

定義一個事件觸發抽象類。

 EventGenerator.php
  <?php
  require_once 'Loader.php';
  abstract class EventGenerator{
      private $observers = array();
      function addObserver(Observer $observer){
          $this->observers[]=$observer;
      }
      function notify(){
         foreach ($this->observers as $observer){
             $observer->update();
         }
     }
 }

定義一個觀察者介面

Observer.php
<?php
require_once 'Loader.php';
interface Observer{
    function update();//這裡就是在事件發生後要執行的邏輯
}
 <?php
  //一個實現了EventGenerator抽象類的類,用於具體定義某個發生的事件
  require 'Loader.php';
  class Event extends EventGenerator{
      function triger(){
          echo "Event<br>";
      }
  }
  class Observer1 implements Observer{
     function update(){
         echo "邏輯1<br>";
     }
 }
 class Observer2 implements Observer{
     function update(){
         echo "邏輯2<br>";
     }
 }
 $event = new Event();
 $event->addObserver(new Observer1());
 $event->addObserver(new Observer2());
 $event->triger();
 $event->notify();

當某個事件發生後,需要執行的邏輯增多時,可以以鬆耦合的方式去增刪邏輯。也就是程式碼中的紅色部分,只需要定義一個實現了觀察者介面的類,實現複雜的邏輯,然後在紅色的部分加上一行程式碼即可。這樣實現了低耦合。

原型模式

原型模式(物件克隆以避免建立物件時的消耗) \
1:與工廠模式類似,都是用來建立物件。 \
2:與工廠模式的實現不同,原型模式是先建立好一個原型物件,然後通過clone原型物件來建立新的物件。這樣就免去了類建立時重複的初始化操作。 \
3:原型模式適用於大物件的建立,建立一個大物件需要很大的開銷,如果每次new就會消耗很大,原型模式僅需要記憶體拷貝即可。

Canvas.php
<?php
require_once 'Loader.php';
class Canvas{
private $data;
function init($width = 20, $height = 10)
    {
        $data = array();
        for($i = 0; $i < $height; $i++)
        {
            for($j = 0; $j < $width; $j++)
            {
                $data[$i][$j] = '*';
            }
        }
        $this->data = $data;
    }
function rect($x1, $y1, $x2, $y2)
    {
        foreach($this->data as $k1 => $line)
        {
            if ($x1 > $k1 or $x2 < $k1) continue;
           foreach($line as $k2 => $char)
            {
              if ($y1>$k2 or $y2<$k2) continue;
                $this->data[$k1][$k2] = '#';
            }
        }
    }

    function draw(){
        foreach ($this->data as $line){
            foreach ($line as $char){
                echo $char;
            }
            echo "<br>;";
        }
    }
}
 Index.php
  <?php
  require 'Loader.php';
  $c = new Canvas();
  $c->init();
  // $canvas1 = new Canvas();
  // $canvas1->init();
  $canvas1 = clone $c;//通過克隆,可以省去init()方法,這個方法迴圈兩百次
  //去產生一個陣列。當專案中需要產生很多的這樣的物件時,就會new很多的物件,那樣
 //是非常消耗效能的。
 $canvas1->rect(2, 2, 8, 8);
 $canvas1->draw();
 echo "-----------------------------------------<br>";
 // $canvas2 = new Canvas();
 // $canvas2->init();
 $canvas2 = clone $c;
 $canvas2->rect(1, 4, 8, 8);
 $canvas2->draw();

執行結果:

裝飾器模式

1:裝飾器模式,可以動態的新增修改類的功能 \
2:一個類提供了一項功能,如果要在修改並新增額外的功能,傳統的程式設計模式,需要寫一個子類繼承它,並重寫實現類的方法 \
3:使用裝飾器模式,僅需要在執行時新增一個裝飾器物件即可實現,可以實現最大額靈活性。

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