大家好，今天給大家分享一個(gè)寫代碼的設(shè)計(jì)模式，就是我們最最耳熟能詳?shù)膯卫O(shè)計(jì)模式。

可能很多人都聽說過這個(gè)單例設(shè)計(jì)模式了，甚至都寫的賊溜，但是今天給大家說說用這個(gè)單例設(shè)計(jì)模式，咱們是怎么把代碼的性能大幅度提升的，單例模式跟代碼性能的關(guān)系，恐怕很多兄弟還沒認(rèn)真研究過呢！

一次請(qǐng)求執(zhí)行流程

首先我們先來看看什么叫做單例模式，要理解單例模式，我們就得先說說不用單例模式的時(shí)候，我們平時(shí)創(chuàng)建對(duì)象是怎么弄的。

平時(shí)創(chuàng)建對(duì)象這個(gè)簡(jiǎn)單吧，比如我們搞一個(gè)對(duì)外的 web 接口，然后再接口收到一個(gè)請(qǐng)求的時(shí)候，就創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象。

這個(gè)偽代碼如下：

@RestController("/user")
public class Controller {

  private UserService userService;

  @RequestMapping("/create")
  public Response create(CreateUserRequest request){
    User user = new User(request);

    UserService userService = new UserService();
    userService.add(user);

    return Response.success();
  }

}

上面那段代碼極為的簡(jiǎn)單，假設(shè)你有一個(gè) Controller 對(duì)外提供一個(gè) http 接口，然后每次你通過瀏覽器發(fā)送一個(gè)創(chuàng)建用戶的請(qǐng)求。

也就是針對(duì)/user/create 這個(gè) url 的請(qǐng)求，發(fā)送一個(gè) CreateUserRequest 請(qǐng)求參數(shù)，代碼里就會(huì)通過 new 關(guān)鍵字，搞出來一個(gè) User 對(duì)象。

然后再通過new關(guān)鍵字創(chuàng)建一個(gè) UserService 組件來，接著把 User 對(duì)象交給 UserService 組件去插入這個(gè)用戶數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)里去，這段代碼基本但凡是懂 java 的應(yīng)該都能看懂。

但是這里有一個(gè)問題，大家知道每次處理請(qǐng)求的時(shí)候，這段代碼運(yùn)行他會(huì)干什么事情嗎？

其實(shí)有一個(gè)最關(guān)鍵的點(diǎn)就是，他每次請(qǐng)求過來都會(huì)在內(nèi)存里創(chuàng)建一個(gè) User 對(duì)象和一個(gè) UserService 對(duì)象，那這些對(duì)象是如何創(chuàng)建的呢？

java 代碼是如何運(yùn)行的？

下面就得給大家來揭秘一下這個(gè)代碼運(yùn)行的底層原理了，首先呢，當(dāng)我們啟動(dòng)一個(gè) Java 程序的時(shí)候，一定會(huì)啟動(dòng)一個(gè) JVM 進(jìn)程。

比如說上面那段代碼，你可能是通過 SpringBoot 這類框架用 main 方法啟動(dòng)的，也可能是把他打包以后放到 Tomcat 里去運(yùn)行的。

如果你是直接運(yùn)行 main 方法來啟動(dòng)的，那么就會(huì)直接啟動(dòng)一個(gè) JVM 進(jìn)程，如果你是把代碼打包以后放 Tomcat 里運(yùn)行的，那么 Tomcat 自己本身就是一個(gè) JVM 進(jìn)程。

如下圖：

接著呢，其實(shí)你啟動(dòng)的 JVM 進(jìn)程，會(huì)把你寫好的代碼加載到內(nèi)存里來然后運(yùn)行你寫的代碼，你的代碼運(yùn)行起來以后，他就可以干你希望他干的事情了，比如說接收瀏覽器發(fā)送的 http 請(qǐng)求，然后創(chuàng)建一些對(duì)象，插入數(shù)據(jù)庫(kù)等等。

如下圖所示：

那么這個(gè)時(shí)候，有一個(gè)很關(guān)鍵的點(diǎn)，就是你的代碼運(yùn)行的時(shí)候用 new User() 和 new UserService() 創(chuàng)建出來的對(duì)象扔哪兒去了？

很簡(jiǎn)單，你的 JVM 進(jìn)程是有一塊自己的內(nèi)存區(qū)域可以用的，而且就他可以用，這塊區(qū)域叫做堆內(nèi)存。

這就類似于咱們自己家蓋個(gè)小別墅，弄一塊院子自己可以在里面種花種草一樣，別人不能在你家院子里種黃瓜和大蒜，對(duì)不對(duì)？

如下圖：

那么接著呢，上面我們寫的那段代碼，大家注意一下，每次收到一個(gè)請(qǐng)求，都會(huì)創(chuàng)建一個(gè) User 對(duì)象和一個(gè) UserService 對(duì)象，對(duì)不對(duì)？

所以說，隨著你不停的發(fā)送請(qǐng)求不停的發(fā)送請(qǐng)求，咱們的代碼是不是會(huì)不停的創(chuàng)建對(duì)象不停的創(chuàng)建對(duì)象，然后咱們的堆內(nèi)存里，對(duì)象是不是就會(huì)變的越來越多，越來越多？

如下圖：

堆內(nèi)存滿了后怎么辦？

那么我問大家一個(gè)問題，堆內(nèi)存是一塊內(nèi)存空間，他是可以無限制的一直放入對(duì)象的嗎？

當(dāng)然不是了，當(dāng)你的對(duì)象越來越多，太多的時(shí)候，就會(huì)把這塊內(nèi)存空間給塞滿，塞滿了以后他就放不下新的對(duì)象了，這個(gè)時(shí)候怎么辦呢？

他會(huì)觸發(fā)一個(gè)垃圾回收的動(dòng)作，就是 JVM 進(jìn)程自己偷偷摸摸開了一個(gè)垃圾回收線程，這個(gè)線程就專門盯著我們的堆內(nèi)存，感覺他快滿了，就把里面的對(duì)象清理掉一部分，這就叫做垃圾回收。

如下圖：

但是每次垃圾回收都有一個(gè)問題，他因?yàn)橐謇淼粢恍?duì)象，所以往往會(huì)在清理對(duì)象的時(shí)候，避免你再創(chuàng)建新的對(duì)象了。

不然就跟你媽媽打掃你的房間一樣，人家一邊在打掃垃圾，結(jié)果你還不停的吃東西往地下扔垃圾，你媽媽不打你屁股才怪，對(duì)吧？所以一般垃圾回收的時(shí)候，會(huì)讓 JVM 進(jìn)程停止工作，別創(chuàng)建新的對(duì)象了。

如下圖：

那么在垃圾回收進(jìn)行中，JVM 進(jìn)程停止運(yùn)行的這個(gè)期間，是不是會(huì)導(dǎo)致一個(gè)問題，那就是你的用戶發(fā)送過來的請(qǐng)求就沒人處理了。

沒錯(cuò)，這個(gè)時(shí)候用戶會(huì)感覺每次發(fā)送請(qǐng)求那是卡住，一直卡著沒有返回，此時(shí)系統(tǒng)性能是處于一個(gè)極差的狀態(tài)的。

如下圖：

用單例模式如何優(yōu)化系統(tǒng)性能呢？

那么這個(gè)時(shí)候問題來了，回到這篇文章的主體，就是用單例模式如何優(yōu)化系統(tǒng)性能呢？

其實(shí)針對(duì)上面的問題，很多小伙伴可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，如果想要優(yōu)化系統(tǒng)性能，有一個(gè)關(guān)鍵的點(diǎn)就是盡量創(chuàng)建少一些的對(duì)象，避免堆內(nèi)存頻繁的塞滿，也就可以避免頻繁的垃圾回收，更可以避免頻繁的 JVM 進(jìn)程停頓，進(jìn)而避免系統(tǒng)請(qǐng)求頻繁的卡頓無響應(yīng)。

那如何少創(chuàng)建一些對(duì)象呢？單例模式就是一個(gè)很好的辦法了，對(duì)于我們來說，其實(shí)完全可以讓 UserService 這個(gè)對(duì)象就只創(chuàng)建一次，不要每次請(qǐng)求重復(fù)的創(chuàng)建他。

讓一個(gè)對(duì)象就創(chuàng)建一次，就是單例模式，單例模式有很多種寫法，其中一種寫法如下：

@RestController("/user")
public class Controller {
  private UserService userService;
  @RequestMapping("/create")
  public Response create(CreateUserRequest request){
    User user = new User(request);

    UserService userService = UserSerivce.getInstance();
    userService.add(user);

    return Response.success();
  }
}
public class UserService {
  private UserService(){}
  private static class Singleton {
    static UserService userService = new UserService(); 
  }
  public static UserService getInstance(){
    return Singleton.userService;
  }

}

大家可以看到上面的代碼，我們?cè)?UserService 中定義了一個(gè)私有化的靜態(tài)內(nèi)部類 Singleton，在 Singleton 里定義了一個(gè)靜態(tài)變量 UserService 對(duì)象。

這樣的話，Singleton 這個(gè)類只會(huì)被加載一次，只有類加載的時(shí)候才會(huì)實(shí)例化一個(gè)靜態(tài)變量 UserService 對(duì)象，后續(xù)每次通過 getInstance() 方法都是直接獲取這唯一一個(gè)對(duì)象就可以了，不會(huì)重復(fù)創(chuàng)建對(duì)象。

這就是單例模式的一種寫法，也是企業(yè)開發(fā)中最常用的一種寫法，用了單例模式后，就可以大幅度降低我們創(chuàng)建的對(duì)象數(shù)量，避免堆內(nèi)存頻繁塞滿，頻繁垃圾回收，頻繁 JVM 進(jìn)程停頓影響請(qǐng)求性能，這樣往往可以幫助我們更好的提升系統(tǒng)的性能。