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PHP 單例模式深度解析：資料庫連線共用實作與最佳實踐

編輯：PHP 相關知識

Singleton Pattern：確保全域唯一實例的經典模式

單例模式限制類別只能實例化一次，並提供全域存取點。常用於資料庫連線、配置管理、日誌記錄器等資源密集型物件。

標準實作 (PHP 5.3+)

<?php
class DatabaseConnection {
    private static ?self $instance = null;
    private PDO $pdo;

    private function __construct() {
        $dsn = 'mysql:host=localhost;dbname=app;charset=utf8mb4';
        $this->pdo = new PDO($dsn, 'user', 'pass', [
            PDO::ATTR_ERRMODE => PDO::ERRMODE_EXCEPTION,
            PDO::ATTR_DEFAULT_FETCH_MODE => PDO::FETCH_ASSOC,
            PDO::ATTR_EMULATE_PREPARES => false,
        ]);
    }

    public static function getInstance(): self {
        if (self::$instance === null) {
            self::$instance = new self();
        }
        return self::$instance;
    }

    // 禁止複製與反序列化
    private function __clone() {}
    public function __wakeup() {
        throw new Exception("Cannot unserialize singleton");
    }

    public function getPdo(): PDO {
        return $this->pdo;
    }
}

// 使用
$pdo = DatabaseConnection::getInstance()->getPdo();
$stmt = $pdo->query('SELECT 1');
?>

關鍵點解析

private constructor：防止外部 new。
static 靜態屬性保存實例：跨請求不共享 (PHP 為共享無架構)，每請求建立一次。
__clone / __wakeup：防止 clone 或 unserialize 產生第二個實例。
型別宣告 (PHP 7.4+)：?self, PDO 提升 IDE 支援與靜態分析。

優缺點權衡

優點	缺點
全域唯一存取，避免重複連線	全域狀態難測試，單元測試需模擬或重置
延遲初始化，用到才建立	隱性依賴，違反依賴倒置原則
記憶體節省	多執行緒環境需鎖 (PHP-FPM 無此問題)

現代替代方案：依賴注入容器

<?php
// 使用 PHP-DI / Symfony DI / Laravel Container
$container->set(PDO::class, function() {
    return new PDO($dsn, $user, $pass, $options);
});
// 在需要處注入
class UserRepository {
    public function __construct(private PDO $pdo) {}
}
?>

DI 容器管理生命週期 (singleton scope)，保持程式碼可測試、低耦合。單例模式仍適用於簡單腳本、舊專案或無 DI 容器環境。