單利模式及python實現方式詳解

更新時間：2018年03月20日 08:42:30 作者：Hantaozi

單例模式（Singleton Pattern）是一種常用的軟件設計模式，該模式的主要目的是確保某一個類只有一個實例存在.這篇文章主要介紹了單利模式及python實現方式及Python單例模式的4種實現方法,需要的朋友可以參考下

單例模式

單例模式（Singleton Pattern）是一種常用的軟件設計模式，該模式的主要目的是確保某一個類只有一個實例存在。當希望在整個系統(tǒng)中，某個類只能出現一個實例時，單例對象就能派上用場。

比如，某個服務器程序的配置信息存放在一個文件中，客戶端通過一個 AppConfig 的類來讀取配置文件的信息。如果在程序運行期間，有很多地方都需要使用配置文件的內容，也就是說，很多地方都需要創(chuàng)建 AppConfig 對象的實例，這就導致系統(tǒng)中存在多個 AppConfig 的實例對象，而這樣會嚴重浪費內存資源，尤其是在配置文件內容很多的情況下。事實上，類似 AppConfig 這樣的類，我們希望在程序運行期間只存在一個實例對象

python實現單例模式

使用模塊實現

Python 的模塊就是天然的單例模式，因為模塊在第一次導入時，會生成 .pyc 文件，當第二次導入時，就會直接加載 .pyc 文件，而不會再次執(zhí)行模塊代碼。因此，我們只需把相關的函數和數據定義在一個模塊中，就可以獲得一個單例對象了。

mysingleton.py

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

其他文件

from mysingleton import singleton
singleton.foo()

裝飾器實現

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)

最終實例化出一個對象并且保存在_instance中，_instance的值也一定是

基于__new__方法實現

當我們實例化一個對象時，是先執(zhí)行了類的__new__方法（我們沒寫時，默認調用object.__new__），實例化對象；然后再執(zhí)行類的__init__方法，對這個對象進行初始化，所有我們可以基于這個，實現單例模式

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都是通過設置中間變量，來判斷類是否已經被實例。中間變量的訪問和更改存在線程安全的問題：在開啟多線程模式的時候需要加鎖處理。

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

PS:下面看下Python單例模式的4種實現方法

#-*- encoding=utf-8 -*- 
print '----------------------方法1--------------------------' 
#方法1,實現__new__方法 
#并在將一個類的實例綁定到類變量_instance上, 
#如果cls._instance為None說明該類還沒有實例化過,實例化該類,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 
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(實例、對象)擁有相同的狀態(tài)(屬性)和行為(方法) 
#同一個類的所有實例天然擁有相同的行為(方法), 
#只需要保證同一個類的所有實例具有相同的狀態(tài)(屬性)即可 
#所有實例共享屬性的最簡單最直接的方法就是__dict__屬性指向(引用)同一個字典(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是兩個不同的對象,id, ==, is對比結果可看出 
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__dict__屬性）,見: 
print id(one.__dict__) 
#30104000 
print id(two.__dict__) 
#30104000 
print '----------------------方法3--------------------------' 
#方法3:本質上是方法1的升級（或者說高級）版 
#使用__metaclass__（元類）的高級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（高級）版本, 
#使用裝飾器(decorator), 
#這是一種更pythonic,更elegant的方法, 
#單例類本身根本不知道自己是單例的,因為他本身(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

總結

以上所述是小編給大家介紹的python實現單利模式方式方式詳解，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時回復大家的。在此也非常感謝大家對腳本之家網站的支持！

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