单利模式及python实现方式详解

Python  /  管理员 发布于 7年前   144

单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的软件设计模式，该模式的主要目的是确保 某一个类只有一个实例存在 。当希望在整个系统中，某个类只能出现一个实例时，单例对象就能派上用场。

比如，某个服务器程序的配置信息存放在一个文件中，客户端通过一个 AppConfig 的类来读取配置文件的信息。如果在程序运行期间，有很多地方都需要使用配置文件的内容，也就是说，很多地方都需要创建 AppConfig 对象的实例，这就导致系统中存在多个 AppConfig 的实例对象，而这样会严重浪费内存资源，尤其是在配置文件内容很多的情况下。事实上，类似 AppConfig 这样的类，我们希望在程序运行期间只存在一个实例对象

python实现单例模式

使用模块实现

Python 的模块就是天然的单例模式 ，因为模块在第一次导入时，会生成  .pyc 文件，当第二次导入时，就会直接加载  .pyc 文件，而不会再次执行模块代码。因此，我们只需把相关的函数和数据定义在一个模块中，就可以获得一个单例对象了。

mysingleton.py

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

其他文件

from mysingleton import singletonsingleton.foo()

装饰器实现

def singleton(cls):  _instance = {}  def wraper(*args, **kargs):    if cls not in _instance:      _instance[cls] = cls(*args, **kargs)    return _instance[cls]  return wraper@singletonclass A(object):  def __init__(self, x=0):    self.x = xa1 = A(2)a2 = A(3)

最终实例化出一个对象并且保存在_instance中，_instance的值也一定是

基于__new__方法实现

当我们实例化一个对象时，是 先执行了类的__new__方法 （我们没写时，默认调用object.__new__）， 实例化对象 ；然后 再执行类的__init__方法 ，对这个对象进行初始化，所有我们可以基于这个，实现单例模式

class Singleton():  def __new__(cls, *args, **kwargs):    if not hasattr(cls,'_instance'):      cls._instance=object.__new__(cls)    return cls._instanceclass A(Singleton):  def __init__(self,x):    self.x=xa=A('han')b=A('tao')print(a.x)print(b.x)

为了保证线程安全需要在内部加入锁

import threadingclass 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._instanceclass A(Singleton):  def __init__(self,x):    self.x=xa=A('han')b=A('tao')print(a.x)print(b.x)

两大注意：

1. 除了模块单例外，其他几种模式的本质都是通过设置中间变量，来判断类是否已经被实例。中间变量的访问和更改存在线程安全的问题：在开启多线程模式的时候需要加锁处理。

2.  __new__方法无法避免触发__init__()，初始的成员变量会进行覆盖。 其他方法不会。

PS:下面看下Python单例模式的4种实现方法

#-*- encoding=utf-8 -*- print '----------------------方法1--------------------------' #方法1,实现__new__方法 #并在将一个类的实例绑定到类变量_instance上, #如果cls._instance为None说明该类还没有实例化过,实例化该类,并返回 #如果cls._instance不为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检测 print id(one) #29097904 print id(two) #29097904 print one == two #True print one is two #True print '----------------------方法2--------------------------' #方法2,共享属性;所谓单例就是所有引用(实例、对象)拥有相同的状态(属性)和行为(方法) #同一个类的所有实例天然拥有相同的行为(方法), #只需要保证同一个类的所有实例具有相同的状态(属性)即可 #所有实例共享属性的最简单最直接的方法就是__dict__属性指向(引用)同一个字典(dict) #可参看: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是两个不同的对象,id, ==, is对比结果可看出 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（同一个__dict__属性）,见: print id(one.__dict__) #30104000 print id(two.__dict__) #30104000 print '----------------------方法3--------------------------' #方法3:本质上是方法1的升级（或者说高级）版 #使用__metaclass__（元类）的高级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的升级（高级）版本, #使用装饰器(decorator), #这是一种更pythonic,更elegant的方法, #单例类本身根本不知道自己是单例的,因为他本身(自己的代码)并不是单例的 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 

总结

以上所述是小编给大家介绍的python实现单利模式方式方式详解，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对站的支持！