一.單例模式

單例模式(Singleton Pattern)是一種常用的軟件設(shè)計(jì)模式，該模式的主要目的是確保某一個(gè)類(lèi)只有一個(gè)實(shí)例存在。當(dāng)你希望在整個(gè)系統(tǒng)中，某個(gè)類(lèi)只能出現(xiàn)一個(gè)實(shí)例時(shí)，單例對(duì)象就能派上用場(chǎng)。

比如，某個(gè)服務(wù)器程序的配置信息存放在一個(gè)文件中，客戶(hù)端通過(guò)一個(gè) AppConfig 的類(lèi)來(lái)讀取配置文件的信息。如果在程序運(yùn)行期間，有很多地方都需要使用配置文件的內(nèi)容，也就是說(shuō)，很多地方都需要?jiǎng)?chuàng)建 AppConfig 對(duì)象的實(shí)例，這就導(dǎo)致系統(tǒng)中存在多個(gè) AppConfig 的實(shí)例對(duì)象，而這樣會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)內(nèi)存資源，尤其是在配置文件內(nèi)容很多的情況下。事實(shí)上，類(lèi)似 AppConfig 這樣的類(lèi)，我們希望在程序運(yùn)行期間只存在一個(gè)實(shí)例對(duì)象。

在 Python 中，我們可以用多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)單例模式。

二 .實(shí)現(xiàn)單例模式的幾種方式

2.1 使用模塊

其實(shí)，Python 的模塊就是天然的單例模式，因?yàn)槟K在第一次導(dǎo)入時(shí)，會(huì)生成?.pyc?文件，當(dāng)?shù)诙螌?dǎo)入時(shí)，就會(huì)直接加載?.pyc?文件，而不會(huì)再次執(zhí)行模塊代碼。因此，我們只需把相關(guān)的函數(shù)和數(shù)據(jù)定義在一個(gè)模塊中，就可以獲得一個(gè)單例對(duì)象了。如果我們真的想要一個(gè)單例類(lèi)，可以考慮這樣做：

mysingleton.py

class Singleton(object):

def foo(self):

pass

singleton = Singleton()

將上面的代碼保存在文件?mysingleton.py?中，要使用時(shí)，直接在其他文件中導(dǎo)入此文件中的對(duì)象，這個(gè)對(duì)象即是單例模式的對(duì)象

from a import singleton

2.2 使用裝飾器

defSingleton(cls):

_instance={}def _singleton(*args, **kargs):if cls not in_instance:

_instance[cls]= cls(*args, **kargs)return_instance[cls]return_singleton

@SingletonclassA(object):

a= 1

def __init__(self, x=0):

self.x=x

a1= A(2)

a2= A(3)

2.3 使用類(lèi)

# 推薦

class Singleton(object):

__instance = None

def __new__(cls, age, name):

# 如果類(lèi)屬性__instance的值為None，

# 那么就創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，并且賦值為這個(gè)對(duì)象的引用，保證下次調(diào)用這個(gè)方法時(shí)

# 能夠知道之前已經(jīng)創(chuàng)建過(guò)對(duì)象了，這樣就保證了只有1個(gè)對(duì)象

if not cls.__instance:

cls.__instance = object.__new__(cls)

a = Singleton(18,'maomao')

b = Singleton(18,'alex')

print(id(a), id(b))

# 140732902316160 140732902316160

或者：

class Singleton(object):

def __init__(self):

pass

@classmethod

def instance(cls, *args, **kwargs):

if not hasattr(Singleton, "_instance"):

Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs)

return Singleton._instance

a = Singleton.instance()

b = Singleton.instance()

print(id(a), id(b))

注意：

這種方式實(shí)現(xiàn)的單例模式，使用時(shí)會(huì)有限制，以后實(shí)例化必須通過(guò)?obj = Singleton.instance()

如果用?obj=Singleton()?,這種方式得到的不是單例

注意：一般情況，大家以為這樣就完成了單例模式，但是這樣當(dāng)使用多線程時(shí)會(huì)存在問(wèn)題

importtimeimportthreadingclassSingleton(object):def __init__(self):

time.sleep(0.2)

@classmethoddef instance(cls, *args, **kwargs):if not hasattr(Singleton, "_instance"):

Singleton._instance= Singleton(*args, **kwargs)returnSingleton._instancedeftask(arg):

obj=Singleton.instance()print(obj)for i in range(10):

t= threading.Thread(target=task,args=[i,])

t.start()

打印結(jié)果：

問(wèn)題出現(xiàn)了！按照以上方式創(chuàng)建的單例，無(wú)法支持多線程

importtimeimportthreadingclassSingleton(object):

_instance_lock=threading.Lock()def __init__(self):

time.sleep(0.2)

@classmethoddef instance(cls, *args, **kwargs):

with Singleton._instance_lock:if not hasattr(Singleton, "_instance"):

Singleton._instance= Singleton(*args, **kwargs)returnSingleton._instancedeftask(arg):

obj=Singleton.instance()print(obj)for i in range(10):

t= threading.Thread(target=task,args=[i,])

t.start()

打印結(jié)果：

這樣就差不多了，但是還是有一點(diǎn)小問(wèn)題，就是當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行了time.sleep(20)后，下面實(shí)例化對(duì)象時(shí)，此時(shí)已經(jīng)是單例模式了，但我們還是加了鎖，這樣不太好，

再進(jìn)行一些優(yōu)化，把intance方法，改成下面的這樣就行：

importtimeimportthreadingclassSingleton(object):

_instance_lock=threading.Lock()def __init__(self):

time.sleep(1)

@classmethoddef instance(cls, *args, **kwargs):if not hasattr(Singleton, "_instance"):

with Singleton._instance_lock:if not hasattr(Singleton, "_instance"):

Singleton._instance= Singleton(*args, **kwargs)returnSingleton._instancedeftask(arg):

obj=Singleton.instance()print(obj)for i in range(10):

t= threading.Thread(target=task,args=[i,])

t.start()

2.4 基于__new__方法實(shí)現(xiàn)(推薦)

通過(guò)上面例子，我們可以知道，當(dāng)我們實(shí)現(xiàn)單例時(shí)，為了保證線程安全需要在內(nèi)部加入鎖

我們知道，當(dāng)我們實(shí)例化一個(gè)對(duì)象時(shí)，是先執(zhí)行了類(lèi)的__new__方法(我們沒(méi)寫(xiě)時(shí)，默認(rèn)調(diào)用object.__new__)，實(shí)例化對(duì)象；然后再執(zhí)行類(lèi)的__init__方法，對(duì)這個(gè)對(duì)象進(jìn)行初始化，所有我們可以基于這個(gè)，實(shí)現(xiàn)單例模式

importthreadingimporttimeclassSingleton(object):

_instance_lock=threading.Lock()def __init__(self):

time.sleep(1)def __new__(cls, *args, **kwargs):if not hasattr(Singleton, "_instance"):

with Singleton._instance_lock:if not hasattr(Singleton, "_instance"):

Singleton._instance= object.__new__(cls)returnSingleton._instancedeftask(arg):

obj=Singleton()print(obj)for i in range(10):

t= threading.Thread(target=task,args=[i,])

t.start()

2.5 基于metaclass實(shí)現(xiàn)單例模式

相關(guān)知識(shí)：

執(zhí)行順序：

0. Mytype的__init__

obj = Foo()

1. MyType的__call__

2. Foo的__new__

3. Foo的__init__

實(shí)現(xiàn)單例模式：

importthreadingclassSingletonType(type):

_instance_lock=threading.Lock()def __call__(cls, *args, **kwargs):if not hasattr(cls, "_instance"):

with SingletonType._instance_lock:if not hasattr(cls, "_instance"):

cls._instance= super(SingletonType,cls).__call__(*args, **kwargs)returncls._instanceclass Foo(metaclass=SingletonType):def __init__(self,name):

self.name=name

obj1= Foo('name')

obj2= Foo('name')print(obj1,obj2)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的python 模块 多线程 单例_python的单例模式的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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