您是否曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)自己正在處理需要在應(yīng)用程式的多個(gè)部分之間共享的物件（可能是資料庫連線、WebSocket 用戶端或設(shè)定管理員）？

如何管理這樣的對象，使其在整個(gè)應(yīng)用程式或進(jìn)程生命週期中保持一致且可存?。窟@就是單例設(shè)計(jì)模式發(fā)揮作用的地方。

概述

Singleton 是一種創(chuàng)意設(shè)計(jì)模式，它是一類設(shè)計(jì)模式，用於處理使用new 建立物件的本機(jī)方式所帶來的不同問題。 關(guān)鍵字或運(yùn)算子。

單例設(shè)計(jì)模式專注於解決兩個(gè)主要問題：

1. 我們?nèi)绾螢槲覀兊膶?shí)例提供全球存取點(diǎn)？
2. 我們?nèi)绾未_保一個(gè)類別或某一特定類型的物件只有一個(gè)實(shí)例？

它可以簡化和標(biāo)準(zhǔn)化我們管理特定種類或類型的全局狀態(tài)的方式，例如資料庫連接、WebSocket 用戶端、快取服務(wù)或在整個(gè)應(yīng)用程式生命週期中需要在記憶體中持久保存和變化的任何內(nèi)容。

我們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)單例設(shè)計(jì)模式？

上面的模式轉(zhuǎn)換為這個(gè) TypeScript 類別：

TypeScript 範(fàn)例

class Singleton {
  private static instance: Singleton
  // other properties...
  public authorName: string

  private constructor({ authorName }: { authorName: string }) {
    this.authorName = authorName
  }

  public static getInstance(params) {
    if (!this.instance) {
      this.instance = new Singleton(params)
    }
    return this.instance
  }
  // other methods...
}

• 類別應(yīng)該定義一個(gè)靜態(tài)屬性來儲存唯一可共享的實(shí)例。

關(guān)鍵字 static 表示實(shí)例物件不與類別的實(shí)例關(guān)聯(lián)，而是與類別定義本身關(guān)聯(lián)。

• 類別的建構(gòu)子應(yīng)標(biāo)記為私有。取得類別實(shí)例的唯一方法是呼叫 getInstance 靜態(tài)方法。

const instance = Singleton.getInstance({ authorName: "Sidali Assoul" })


// let's imagine
const instance1 = Singleton.getInstance({ authorName: "Sidali Assoul" }) // "Sidali Assoul"
const instance2 = Singleton.getInstance({ authorName: "John Doe" }) // "Sidali Assoul"

我們可以透過呼叫與 Singleton 類別關(guān)聯(lián)的靜態(tài)方法 getInstance 來使用上面的類別。

getInstance 方法保證我們總是獲得相同的實(shí)例，即使我們在程式碼庫的不同位置多次實(shí)例化我們的類別。

因此兩個(gè)變數(shù)（instance1 和 instance2）共用同一個(gè)單例實(shí)例。

第一個(gè)實(shí)際場景

Prisma 是 JavaScript 生態(tài)系中著名的 ORM。要在應(yīng)用程式中使用 Prisma，您必須匯入 PrismaClient，然後從中實(shí)例化一個(gè)物件。

class Singleton {
  private static instance: Singleton
  // other properties...
  public authorName: string

  private constructor({ authorName }: { authorName: string }) {
    this.authorName = authorName
  }

  public static getInstance(params) {
    if (!this.instance) {
      this.instance = new Singleton(params)
    }
    return this.instance
  }
  // other methods...
}

Prisma 用戶端 以惰性方式連接到資料庫，或者換句話說，僅當(dāng)您第一次嘗試查詢或變更某個(gè)實(shí)體時(shí)。

const instance = Singleton.getInstance({ authorName: "Sidali Assoul" })


// let's imagine
const instance1 = Singleton.getInstance({ authorName: "Sidali Assoul" }) // "Sidali Assoul"
const instance2 = Singleton.getInstance({ authorName: "John Doe" }) // "Sidali Assoul"

每次將 prismaClient 匯入到檔案中時(shí)，都會從 PrismaClient 建立一個(gè)新實(shí)例。因此，每次我們使用這些實(shí)例時(shí)，都會建立許多資料庫連線。

import { PrismaClient } from "@prisma/client"

export const prismaClient = new PrismaClient()

許多開啟的資料庫連線會降低應(yīng)用程式的效能，甚至可能導(dǎo)致資料庫關(guān)閉，因?yàn)橘Y料庫通常只能處理有限數(shù)量的連線。

單例設(shè)計(jì)模式可以透過避免擁有多個(gè) PrismaClient 類別實(shí)例並透過 PrismaClientSingleton.getInstance() 靜態(tài)方法提供單點(diǎn)存取它來幫助我們防止此類問題。

import { prismaClient } from "@/db"

const users = await prismaClient.user.findMany() // query on the users table

第二個(gè)實(shí)際場景

我們將要經(jīng)歷的另一個(gè)實(shí)際場景是

記憶體中速率限制器服務(wù)。

使用者或駭客可以透過向特定端點(diǎn)發(fā)出大量請求來向其發(fā)送垃圾郵件。這可能會導(dǎo)致漏洞、意外成本或伺服器故障。

為了防止這種情況，我們可以實(shí)現(xiàn)基本的記憶體速率限制器服務(wù)。

服務(wù)應(yīng)限制特定時(shí)間視窗間隔（例如 60 秒）內(nèi)每個(gè)

IP 位址的請求數(shù)量。

export const prismaClient = new PrismaClient() // a new instance is created every time it gets imported then used.

RateLimiterService 類別儲存一個(gè)映射，該映射追蹤由

IP 位址（映射鍵）標(biāo)識的特定用戶在給定時(shí)間視窗內(nèi)發(fā)出的請求數(shù)(requests[ip].count) (請求[ ip].lastRequestTime).

我們的 RateLimiterService 旨在全域使用，或者換句話說，我們不想在每次匯入 RateLimiterService 時(shí)重置由請求映射、限制和視窗變數(shù)組成的內(nèi)部狀態(tài)值。

結(jié)論

單例設(shè)計(jì)模式是有效管理應(yīng)用程式中共享資源的強(qiáng)大工具

重點(diǎn)：

單例確保一個(gè)類別只有一個(gè)實(shí)例並提供對其的全域存取點(diǎn)。
它對於管理資料庫連線、配置設(shè)定或快取等共享資源很有用。
實(shí)際應(yīng)用包括優(yōu)化與 Prisma 等 ORM 的資料庫連線以及實(shí)施速率限制服務(wù)。

接觸

如果您有任何疑問或想進(jìn)一步討論，請隨時(shí)與我聯(lián)繫。

編碼愉快！

以上是單例設(shè)計(jì)模式：管理應(yīng)用程式中的全域狀態(tài)的詳細(xì)內(nèi)容。更多資訊請關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！