單例模式中不同語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)方法

小編給大家分享一下單例模式中不同語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)方法，希望大家閱讀完這篇文章后大所收獲，下面讓我們一起去探討吧！

前段時(shí)間在用 Python 實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)一個(gè)坑，準(zhǔn)確的來(lái)說(shuō)是對(duì)于 Python 門外漢容易踩的坑；

大概代碼如下：

class Mom(object):
    name = ''
    sons = []if __name__ == '__main__':
    m1 = Mom()
    m1.name = 'm1'
    m1.sons.append(['s1', 's2'])    print '{} sons={}'.format(m1.name, m1.sons)

    m2 = Mom()
    m2.name = 'm2'
    m2.sons.append(['s3', 's4'])    print '{} sons={}'.format(m2.name, m2.sons)復(fù)制代碼

首先定義了一個(gè) Mom 的類，它包含了一個(gè)字符串類型的 name 與列表類型的 sons 屬性；

在使用時(shí)首先創(chuàng)建了該類的一個(gè)實(shí)例 m1 并往 sons 中寫入一個(gè)列表數(shù)據(jù)；緊接著又創(chuàng)建了一個(gè)實(shí)例 m2 ，也往 sons 中寫入了另一個(gè)列表數(shù)據(jù)。

如果是一個(gè) Javaer 很少寫 Python 看到這樣的代碼首先想到的輸出應(yīng)該是：

m1 sons=[['s1', 's2']]
m2 sons=[['s3', 's4']]復(fù)制代碼

但其實(shí)最終的輸出結(jié)果是：

m1 sons=[['s1', 's2']]
m2 sons=[['s1', 's2'], ['s3', 's4']]復(fù)制代碼

如果想要達(dá)到期望值需要稍微修改一下：

class Mom(object):
    name = ''

    def __init__(self):
        self.sons = []復(fù)制代碼

只需要修改類的定義就可以了，我相信即使沒(méi)有 Python 相關(guān)經(jīng)驗(yàn)對(duì)比這兩個(gè)代碼應(yīng)該也能猜到原因：

在 Python 中如果需要將變量作為實(shí)例變量（也就是每個(gè)我們期望的輸出）時(shí)，需要將變量定義到構(gòu)造函數(shù)中，通過(guò) self 訪問(wèn)。

如果只放在類中，和 Java 中的 static 靜態(tài)變量效果類似；這些數(shù)據(jù)由類共享，也就能解釋為什么會(huì)出現(xiàn)第一種情況，因?yàn)槠渲械?sons 是由 Mom 類共享，所以每次都會(huì)累加。

Python 單例

既然 Python 可以通過(guò)類變量達(dá)到變量在同一個(gè)類中共享的效果，那是否可以實(shí)現(xiàn)單例模式呢？

可以利用 Python 的 metaclass 的特性，動(dòng)態(tài)的控制類的創(chuàng)建。

class Singleton(type):
    _instances = {}    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if cls not in cls._instances:
            cls._instances[cls] = super(Singleton, cls).__call__(*args, **kwargs)        return cls._instances[cls]復(fù)制代碼

首先創(chuàng)建一個(gè) Singleton 的基類，然后我們?cè)谖覀冃枰獙?shí)現(xiàn)單例的類中將其作為 metaclass

class MySQLDriver:
    __metaclass__ = Singleton    def __init__(self):
        print 'MySQLDriver init.....'復(fù)制代碼

這樣Singleton 就可以控制 MySQLDriver 這個(gè)類的創(chuàng)建了；其實(shí)在 Singleton 中的 __call__ 可以很容易理解這個(gè)單例創(chuàng)建的過(guò)程：

• 定義一個(gè)私有的類屬性 _instances 的字典（也就是 Java 中的 map）可以做到在整個(gè)類中共享，無(wú)論創(chuàng)建多少個(gè)實(shí)例。
• 當(dāng)我們自定義類使用了 __metaclass__ = Singleton 后，便可以控制自定義類的創(chuàng)建了；如果已經(jīng)創(chuàng)建了實(shí)例，那就直接從 _instances 取出對(duì)象返回，不然就創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例并寫回到 _instances ，有點(diǎn) Spring 容器的感覺。

if __name__ == '__main__':
    m1 = MySQLDriver()
    m2 = MySQLDriver()
    m3 = MySQLDriver()
    m4 = MySQLDriver()    print m1    print m2    print m3    print m4

MySQLDriver init.....
<__main__.MySQLDriver object at 0x10d848790>
<__main__.MySQLDriver object at 0x10d848790>
<__main__.MySQLDriver object at 0x10d848790>
<__main__.MySQLDriver object at 0x10d848790>復(fù)制代碼

最后我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到單例創(chuàng)建成功。

Go 單例

由于最近團(tuán)隊(duì)中有部分業(yè)務(wù)開始在用 go ，所以也想看看在 go 中如何實(shí)現(xiàn)單例。

type MySQLDriver struct {
    username string}復(fù)制代碼

在這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)體（可以簡(jiǎn)單理解為 Java 中的 class）中是沒(méi)法類似于 Python 和 Java 一樣可以聲明類共享變量的；go 語(yǔ)言中不存在 static 的概念。

但我們可以在包中聲明一個(gè)全局變量來(lái)達(dá)到同樣的效果：

import "fmt"type MySQLDriver struct {
    username string}var mySQLDriver *MySQLDriverfunc GetDriver() *MySQLDriver {    if mySQLDriver == nil {
        mySQLDriver = &MySQLDriver{}
    }    return mySQLDriver
}復(fù)制代碼

這樣在使用時(shí)：

func main() {
    driver := GetDriver()
    driver.username = "cj"
    fmt.Println(driver.username)

    driver2 := GetDriver()
    fmt.Println(driver2.username)

}復(fù)制代碼

就不需要直接構(gòu)造 MySQLDriver  ，而是通過(guò)GetDriver() 函數(shù)來(lái)獲取，通過(guò) debug 也能看到 driver 和 driver1 引用的是同一個(gè)內(nèi)存地址。

這樣的實(shí)現(xiàn)常規(guī)情況是沒(méi)有什么問(wèn)題的，機(jī)智的朋友一定能想到和 Java 一樣，一旦并發(fā)訪問(wèn)就沒(méi)那么簡(jiǎn)單了。

在 go 中，如果有多個(gè) goroutine 同時(shí)訪問(wèn)GetDriver() ，那大概率會(huì)創(chuàng)建多個(gè) MySQLDriver 實(shí)例。

這里說(shuō)的沒(méi)那么簡(jiǎn)單其實(shí)是相對(duì)于 Java 來(lái)說(shuō)的，go 語(yǔ)言中提供了簡(jiǎn)單的 api 便可實(shí)現(xiàn)臨界資源的訪問(wèn)。

var lock sync.Mutexfunc GetDriver() *MySQLDriver {
    lock.Lock()    defer lock.Unlock()    if mySQLDriver == nil {
        fmt.Println("create instance......")
        mySQLDriver = &MySQLDriver{}
    }    return mySQLDriver
}func main() {    for i := 0; i < 100; i++ {        go GetDriver()
    }

    time.Sleep(2000 * time.Millisecond)
}復(fù)制代碼

稍加改造上文的代碼，加入了

lock.Lock()defer lock.Unlock()復(fù)制代碼

代碼就能簡(jiǎn)單的控制臨界資源的訪問(wèn)，即便我們開啟了100個(gè)協(xié)程并發(fā)執(zhí)行，mySQLDriver 實(shí)例也只會(huì)被初始化一次。

• 這里的 defer 類似于 Java 中的 finally ，在方法調(diào)用前加上 go 關(guān)鍵字即可開啟一個(gè)協(xié)程。

雖說(shuō)能滿足并發(fā)要求了，但其實(shí)這樣的實(shí)現(xiàn)也不夠優(yōu)雅；仔細(xì)想想這里

mySQLDriver = &MySQLDriver{}復(fù)制代碼

創(chuàng)建實(shí)例只會(huì)調(diào)用一次，但后續(xù)的每次調(diào)用都需要加鎖從而帶來(lái)了不必要的開銷。

這樣的場(chǎng)景每個(gè)語(yǔ)言都是相同的，拿 Java 來(lái)說(shuō)是不是經(jīng)?？吹竭@樣的單例實(shí)現(xiàn)：

public class Singleton {    private Singleton() {}   private volatile static Singleton instance = null;   public static Singleton getInstance() {        if (instance == null) {     
         synchronized (Singleton.class){           if (instance == null) {    
             instance = new Singleton();
               }
            }
         }        return instance;
    }
}復(fù)制代碼

這是一個(gè)典型的雙重檢查的單例，這里做了兩次檢查便可以避免后續(xù)其他線程再次訪問(wèn)鎖。

同樣的對(duì)于 go 來(lái)說(shuō)也類似：

func GetDriver() *MySQLDriver {    if mySQLDriver == nil {
        lock.Lock()        defer lock.Unlock()        if mySQLDriver == nil {
            fmt.Println("create instance......")
            mySQLDriver = &MySQLDriver{}
        }
    }    return mySQLDriver
}復(fù)制代碼

和 Java 一樣，在原有基礎(chǔ)上額外做一次判斷也能達(dá)到同樣的效果。

但有沒(méi)有覺得這樣的代碼非常繁瑣，這一點(diǎn) go 提供的 api 就非常省事了：

var once sync.Oncefunc GetDriver() *MySQLDriver {
    once.Do(func() {        if mySQLDriver == nil {
            fmt.Println("create instance......")
            mySQLDriver = &MySQLDriver{}
        }
    })    return mySQLDriver
}復(fù)制代碼

本質(zhì)上我們只需要不管在什么情況下  MySQLDriver 實(shí)例只初始化一次就能達(dá)到單例的目的，所以利用 once.Do() 就能讓代碼只執(zhí)行一次。

查看源碼會(huì)發(fā)現(xiàn) once.Do() 也是通過(guò)鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)，只是在加鎖之前利用底層的原子操作做了一次校驗(yàn)，從而避免每次都要加鎖，性能會(huì)更好。

看完了這篇文章，相信你對(duì)單例模式中不同語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)方法有了一定的了解，想了解更多相關(guān)知識(shí)，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！