單利模式及python實現(xiàn)方式詳解
單例模式
單例模式（Singleton Pattern）是一種常用的軟件設(shè)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(dāng)希望在整個系統(tǒng)中，某個類只能出現(xiàn)一個實例時，單例對象就能派上用場。
比如，某個服務(wù)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(nèi)容，也就是說，很多地方都需要創(chuàng)建 AppConfig 對象的實例，這就導(dǎo)致系統(tǒng)中存在多個 AppConfig 的實例對象，而這樣會嚴(yán)重浪費內(nèi)存資源，尤其是在配置文件內(nèi)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(xiàn)單例模式
使用模塊實現(xiàn)
Python 的模塊就是天然的單例模式 ，因為模塊在第一次導(dǎo)入時，會生成 .pyc 文件，當(dāng)?shù)诙螌?dǎo)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(guān)的函數(shù)和數(shù)據(jù)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(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(xiàn)
當(dāng)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(rèn)調(diào)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(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)都是通過設(shè)置中間變量，來判斷類是否已經(jīng)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(xiàn)方法
#-*- encoding=utf-8 -*-
print '----------------------方法1--------------------------'
#方法1,實現(xiàn)__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(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__dict__屬性）,見:
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（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(jié)
以上所述是小編給大家介紹的python實現(xiàn)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(fù)大家的。在此也非常感謝大家對腳本之家網(wǎng)站的支持！
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