單利模式及python實(shí)現(xiàn)方式的示例分析

這篇文章主要介紹了單利模式及python實(shí)現(xiàn)方式的示例分析，具有一定借鑒價(jià)值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

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)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

python實(shí)現(xiàn)單例模式

使用模塊實(shí)現(xiàn)

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。

mysingleton.py

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

其他文件

from mysingleton import singleton
singleton.foo()

裝飾器實(shí)現(xiàn)

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)

最終實(shí)例化出一個(gè)對(duì)象并且保存在_instance中，_instance的值也一定是

基于__new__方法實(shí)現(xiàn)

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

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)

為了保證線程安全需要在內(nèi)部加入鎖

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)

兩大注意：

1. 除了模塊單例外，其他幾種模式的本質(zhì)都是通過(guò)設(shè)置中間變量，來(lái)判斷類(lèi)是否已經(jīng)被實(shí)例。中間變量的訪問(wèn)和更改存在線程安全的問(wèn)題：在開(kāi)啟多線程模式的時(shí)候需要加鎖處理。

2.  __new__方法無(wú)法避免觸發(fā)__init__()，初始的成員變量會(huì)進(jìn)行覆蓋。 其他方法不會(huì)。

PS:下面看下Python單例模式的4種實(shí)現(xiàn)方法

#-*- encoding=utf-8 -*- 
print '----------------------方法1--------------------------' 
#方法1,實(shí)現(xiàn)__new__方法 
#并在將一個(gè)類(lèi)的實(shí)例綁定到類(lèi)變量_instance上, 
#如果cls._instance為None說(shuō)明該類(lèi)還沒(méi)有實(shí)例化過(guò),實(shí)例化該類(lèi),并返回 
#如果cls._instance不為None,直接返回cls._instance 
class Singleton(object): 
  def __new__(cls, *args, **kw): 
    if not hasattr(cls, '_instance'): 
      orig = super(Singleton, cls) 
      cls._instance = orig.__new__(cls, *args, **kw) 
    return cls._instance 
class MyClass(Singleton): 
  a = 1 
one = MyClass() 
two = MyClass() 
two.a = 3 
print one.a 
#3 
#one和two完全相同,可以用id(), ==, is檢測(cè) 
print id(one) 
#29097904 
print id(two) 
#29097904 
print one == two 
#True 
print one is two 
#True 
print '----------------------方法2--------------------------' 
#方法2,共享屬性;所謂單例就是所有引用(實(shí)例、對(duì)象)擁有相同的狀態(tài)(屬性)和行為(方法) 
#同一個(gè)類(lèi)的所有實(shí)例天然擁有相同的行為(方法), 
#只需要保證同一個(gè)類(lèi)的所有實(shí)例具有相同的狀態(tài)(屬性)即可 
#所有實(shí)例共享屬性的最簡(jiǎn)單最直接的方法就是__dict__屬性指向(引用)同一個(gè)字典(dict) 
#可參看:http://code.activestate.com/recipes/66531/ 
class Borg(object): 
  _state = {} 
  def __new__(cls, *args, **kw): 
    ob = super(Borg, cls).__new__(cls, *args, **kw) 
    ob.__dict__ = cls._state 
    return ob 
class MyClass2(Borg): 
  a = 1 
one = MyClass2() 
two = MyClass2() 
#one和two是兩個(gè)不同的對(duì)象,id, ==, is對(duì)比結(jié)果可看出 
two.a = 3 
print one.a 
#3 
print id(one) 
#28873680 
print id(two) 
#28873712 
print one == two 
#False 
print one is two 
#False 
#但是one和two具有相同的（同一個(gè)__dict__屬性）,見(jiàn): 
print id(one.__dict__) 
#30104000 
print id(two.__dict__) 
#30104000 
print '----------------------方法3--------------------------' 
#方法3:本質(zhì)上是方法1的升級(jí)（或者說(shuō)高級(jí)）版 
#使用__metaclass__（元類(lèi)）的高級(jí)python用法 
class Singleton2(type): 
  def __init__(cls, name, bases, dict): 
    super(Singleton2, cls).__init__(name, bases, dict) 
    cls._instance = None 
  def __call__(cls, *args, **kw): 
    if cls._instance is None: 
      cls._instance = super(Singleton2, cls).__call__(*args, **kw) 
    return cls._instance 
class MyClass3(object): 
  __metaclass__ = Singleton2 
one = MyClass3() 
two = MyClass3() 
two.a = 3 
print one.a 
#3 
print id(one) 
#31495472 
print id(two) 
#31495472 
print one == two 
#True 
print one is two 
#True 
print '----------------------方法4--------------------------' 
#方法4:也是方法1的升級(jí)（高級(jí)）版本, 
#使用裝飾器(decorator), 
#這是一種更pythonic,更elegant的方法, 
#單例類(lèi)本身根本不知道自己是單例的,因?yàn)樗旧?自己的代碼)并不是單例的 
def singleton(cls, *args, **kw): 
  instances = {} 
  def _singleton(): 
    if cls not in instances: 
      instances[cls] = cls(*args, **kw) 
    return instances[cls] 
  return _singleton 
@singleton 
class MyClass4(object): 
  a = 1 
  def __init__(self, x=0): 
    self.x = x 
one = MyClass4() 
two = MyClass4() 
two.a = 3 
print one.a 
#3 
print id(one) 
#29660784 
print id(two) 
#29660784 
print one == two 
#True 
print one is two 
#True 
one.x = 1 
print one.x 
#1 
print two.x 
#1

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