单利模式及python实现方式

单例模式

单例模式(Singleton Pattern)是一种常用的软件设计模式,该模式的主要目的是确保某一个类只有一个实例存在。当希望在整个系统中,某个类只能出现一个实例时,单例对象就能派上用场。

比如,某个服务器程序的配置信息存放在一个文件中,客户端通过一个 AppConfig 的类来读取配置文件的信息。如果在程序运行期间,有很多地方都需要使用配置文件的内容,也就是说,很多地方都需要创建 AppConfig 对象的实例,这就导致系统中存在多个 AppConfig 的实例对象,而这样会严重浪费内存资源,尤其是在配置文件内容很多的情况下。事实上,类似 AppConfig 这样的类,我们希望在程序运行期间只存在一个实例对象

python实现单例模式

使用模块实现

Python 的模块就是天然的单例模式,因为模块在第一次导入时,会生成 .pyc 文件,当第二次导入时,就会直接加载 .pyc 文件,而不会再次执行模块代码。因此,我们只需把相关的函数和数据定义在一个模块中,就可以获得一个单例对象了。

mysingleton.py

class Singleton:
def foo(self):
print('foo') singleton=Singleton()

其他文件

from mysingleton import singleton

singleton.foo()

装饰器实现

def singleton(cls):
_instance = {}
def wraper(*args, **kargs):
if cls not in _instance:
_instance[cls] = cls(*args, **kargs)
return _instance[cls] return wraper @singleton
class A(object):
def __init__(self, x=0):
self.x = x a1 = A(2)
a2 = A(3)

最终实例化出一个对象并且保存在_instance中,_instance的值也一定是

基于__new__方法实现

当我们实例化一个对象时,是先执行了类的__new__方法(我们没写时,默认调用object.__new__),实例化对象;然后再执行类的__init__方法,对这个对象进行初始化,所有我们可以基于这个,实现单例模式

class Singleton():
def __new__(cls, *args, **kwargs):
if not hasattr(cls,'_instance'):
cls._instance=object.__new__(cls)
return cls._instance class A(Singleton):
def __init__(self,x):
self.x=x a=A('han')
b=A('tao')
print(a.x)
print(b.x)

为了保证线程安全需要在内部加入锁

import threading

class Singleton():
lock=threading.Lock
def __new__(cls, *args, **kwargs):
if not hasattr(cls,'_instance'):
with cls.lock:
if not hasattr(cls, '_instance'):
cls._instance=object.__new__(cls)
return cls._instance class A(Singleton):
def __init__(self,x):
self.x=x a=A('han')
b=A('tao')
print(a.x)
print(b.x)

 两大注意:

1. 除了模块单例外,其他几种模式的本质都是通过设置中间变量,来判断类是否已经被实例。中间变量的访问和更改存在线程安全的问题:在开启多线程模式的时候需要加锁处理。

2. __new__方法无法避免触发__init__(),初始的成员变量会进行覆盖。其他方法不会。

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