用好单例设计模式，代码性能提升300%

╰半橙微兮° 2023-09-23 17:37 92阅读 0赞

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*  一次请求执行流程
 *  java代码是如何运行的？
 *  堆内存满了后怎么办？
 *  用单例模式如何优化系统性能？

大家好，今天给大家分享一个写代码的设计模式，就是我们最最耳熟能详的**单例设计模式**。

可能很多人都听说过这个单例设计模式了，甚至都写的贼溜，但是今天给大家说说用这个这个单例设计模式，咱们是怎么把代码的性能大幅度提升的，**单例模式跟代码性能的关系**，恐怕很多兄弟还没认真研究过呢！

一次请求执行流程

首先我们先来看看什么叫做**单例模式**，要理解单例模式，我们就得先说说不用单例模式的时候，我们平时创建对象是怎么弄的。

平时创建对象这个简单吧，比如我们搞一个对外的web接口，然后再接口收到一个请求的时候，就创建一个对象。

这个伪代码如下：

上面那段代码极为的简单，假设你有一个Controller对外提供一个http接口，然后每次你通过浏览器发送一个创建用户的请求。

也就是针对/user/create这个url的请求，发送一个CreateUserRequest请求参数，代码里就会通过**new关键字**，搞出来一个User对象，然后再通过new关键字创建一个UserService组件来，接着把User对象交给UserService组件去插入这个用户数据到数据库里去，这段代码基本但凡是懂java的应该都能看懂。

但是这里有一个问题，大家知道每次处理请求的时候，这段代码运行他会干什么事情吗？

其实有最关键的点就是，他每次请求过来都会在内存里**创建一个User对象和一个UserService对象**，那这些**对象是如何创建的呢？**

java代码是如何运行的？

下面就得给大家来揭秘一下这个代码运行的底层原理了，首先呢，当我们启动一个java程序的时候，一定会启动一个jvm进程，比如说上面那段代码，你可能是通过spring boot这类框架用main方法启动的，也可能是把他打包以后放到tomcat里去运行的。

如果你是直接运行main方法来启动的，那么就会直接**启动一个jvm进程**，如果你是把代码打包以后放tomcat里运行的，那么tomcat自己本身就是一个jvm进程，如下图。

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接着呢，其实你启动的JVM进程，会把你**写好的代码加载到内存**里来然后运行你写的代码，你的代码运行起来以后，他就可以干你希望他干的事情了，比如说接收浏览器发送的http请求，然后创建一些对象，插入数据库等等，如下图所示。

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那么这个时候，有一个很关键的点，就是你的代码运行的时候用new User()和new UserService()**创建出来的对象扔哪儿去了？**

很简单，你的JVM进程是有一块自己的内存区域可以用的，而且就他可以用，这块区域叫做**堆内存**，这就类似于咱们自己家盖个小别墅，弄一块院子自己可以在里面种花种草一样，别人不能在你家院子里种黄瓜和大蒜，对不对，如下图。

那么接着呢，上面我们写的那段代码，大家一下，**每次收到一个请求，都会创建一个User对象和一个UserService对象，对不对？**

所以说，随着你不停的发送请求不停的发送请求，咱们的代码是不是会不停的创建对象不停的创建对象，然后咱们的堆内存里，\*\*对象是不是就会变的越来越多，越来越多？

堆内存满了后怎么办？

那么我问大家一个问题，堆内存是一块内存空间，**他是可以无限制的一直放入对象的吗？**

当然不是了，当你的对象越来越多，太多的时候，就会把这块内存空间给塞满，**塞满**了以后他就放不下新的对象了，这个时候怎么办呢？

他会触发一个垃圾回收的动作，就是JVM进程自己偷偷摸摸开了一个**垃圾回收线程**，这个线程就专门盯着我们的堆内存，感觉他快满了，就把里面的对象清理掉一部分，这就叫做垃圾回收，如下图。

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但是每次垃圾回收都有一个问题，他因为要清理掉一些对象，所以往往会在清理对象的时候，**避免你再创建新的对象了**，不然就跟你妈妈打扫你的房间一样，人家一边在打扫垃圾，结果你还不停的吃东西往地下扔垃圾，你妈妈不打你屁股才怪，对吧？所以一般垃圾回收的时候，**会让JVM进程停止工作**，别创建新的对象了，如下图。

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那么在垃圾回收进行中，JVM进程停止运行的这个期间，是不是会导致一个问题，那就是你的用户发送过来的请求就没人处理了，没错，这个时候用户会感觉**每次发送请求那是卡住**，一直卡着没有返回，此时系统性能是处于一个极差的状态的，如下图。

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用单例模式如何优化系统性能呢？

那么这个时候问题来了，回到这篇文章的主体，就是用单例模式如何优化系统性能呢？

其实针对上面的问题，很多小伙伴可能已经发现了，如果想要优化系统性能，有一个关键的点就是**尽量创建少一些的对象**，避免堆内存频繁的塞满，也就可以避免频繁的垃圾回收，更可以**避免频繁的JVM进程停顿**，进而避免系统请求频繁的卡顿无响应。

\*\*那如何少创建一些对象呢？\*\*单例模式就是一个很好的办法，对我们来说，完全可以让UserService这个对象就只创建一次，不要每次请求重复的创建他，让一个对象就创建一次，就是单例模式，单例模式有很多种写法，其中一种写法如下：

@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;
      }
      
    }
    复制代码

大家可以看到上面的代码，我们在UserService中定义了一个私有化的**静态内部类Singleton**，在Singleton里定义了一个静态变量UserService对象，这样的话，Singleton这个类只会被加载一次，只有类加载的时候才会实例化一个静态变量UserService对象，后续每次通过getInstance()方法都是直接获取这唯一一个对象就可以了，不会重复创建对象。

这就是单例模式的一种写法，也是**企业开发中最常用的一种写法**，用了单例模式后，就可以大幅度降低我们创建的对象数量，**避免堆内存频繁塞满，频繁垃圾回收，频繁JVM进程停顿影响请求性能**，这样往往可以帮助我们更好的提升系统的性能。

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