用好单例设计模式,代码性能提升300%

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用好单例设计模式,代码性能提升300%

目录

  • 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:

@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。

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。

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,大家注意一下,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?**如下图。

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。

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。

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。

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;
  }
  
}

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。

END

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