PHP 設計模式：單例模式 完整實作與核心原理深度解析

單例模式是最基礎也最常用的建構型設計模式，確保類別在全域只有唯一實例，並提供全域存取點。本文以資料庫連線類別為例，完整展示 PHP 單例實作細節，並逐步拆解「為什麼這樣寫」的核心邏輯。

標準單例實作程式碼

<?php
class EasyFramework_Easy_Mysql {
    // 靜態私有屬性：保存唯一實例
    protected static $_instance = null;

    // 私有建構子：禁止外部 new
    private function __construct() {
        // 實際連線邏輯：new PDO(...)
    }

    // 禁止克隆
    protected function __clone() {}

    // 禁止反序列化（PHP 7.1+）
    public function __wakeup() {
        throw new \Exception('Cannot unserialize singleton');
    }

    // 公開靜態方法：取得唯一實例
    public static function getInstance() {
        if (self::$_instance === null) {
            self::$_instance = new self();
        }
        return self::$_instance;
    }
}

// 使用方式
$db = EasyFramework_Easy_Mysql::getInstance();
var_dump($db);
?>

七大核心步驟深度解析

1. 私有建構子：private function __construct() 讓外部無法 new Class()，掌握實例化控制權。
2. 靜態私有屬性：protected static $_instance = null 以類別層級儲存唯一實例，不屬於任何物件。
3. 公開靜態存取器：public static function getInstance() 提供全域唯一存取點，呼叫方式 Class::getInstance()。
4. 延遲初始化：首次呼叫時 $_instance === null 為真，建立實例並賦值；後續呼叫直接回傳既有實例。
5. 防止克隆：__clone() 設為 protected/private，避免 clone $instance 產生副本。
6. 防止反序列化：實作 __wakeup() 拋出例外，防止 unserialize() 繞過建構子重建實例。
7. 執行緒安全（PHP-FPM 無需額外處理）：PHP 是共享無記憶體架構，每個請求獨立進程，單例天然隔離，無競態問題。

實際應用場景

• 資料庫連線：避免重複建立連線、耗盡連線池。
• 配置管理：全域唯一配置物件，避免重複解析檔案。
• 日誌記錄器：單一寫入通道，確保日誌順序、檔案鎖正確。
• 快取管理器：統一快取實例，避免多實例造成資料不一致。

常見誤區與反模式

現代 PHP 框架中的單例

Laravel、Symfony 等框架透過 服務容器 綁定 singleton，實際上是「容器管理的單例」而非類別自行實作：

<?php
// Laravel 服務提供者中
$this->app->singleton('db', function ($app) {
    return new DatabaseConnection($app['config']['database']);
});

// 任何地方解析
$db = app('db'); // 永遠回傳同一實例
?>

這樣既保有單例優勢，又維持可測試性（測試時可綁定 mock 物件）。

總結

單例模式核心在於「私有建構子 + 靜態實例屬性 + 靜態存取器」。理解其七大步驟邏輯，能幫你在適當場合正確應用，避免濫用導致的架構腐化。