Singleton

動機(jī)(Motivation)

• 在軟件系統(tǒng)中，經(jīng)常有這樣一些特殊的類，必須保證它們在系統(tǒng)中只存在一個實(shí)例，才能確保它們的邏輯正確性、以及良好的效率。
• 如何繞過常規(guī)的構(gòu)造器，提供一種機(jī)制來保證一個類只有一個實(shí)例？
• 這應(yīng)該是類設(shè)計者的責(zé)任，而不是使用者的責(zé)任。

模式定義

保證一個類僅有一個實(shí)例，并提供一個該實(shí)例的全局訪問點(diǎn)。
——《設(shè)計模式》GoF

要點(diǎn)總結(jié)

• Singleton模式中的實(shí)例構(gòu)造器可以設(shè)置為protected以允許子類派生。
• Singleton模式一般不要支持拷貝構(gòu)造函數(shù)和Clone接口，因?yàn)檫@有可能導(dǎo)致多個對象實(shí)例，與Singleton模式的初中違背。
• 如何實(shí)現(xiàn)多線程環(huán)境下安全的Singleton？注意對雙檢查鎖的正確實(shí)現(xiàn)。

例子

方法1 使用模塊

其實(shí),python的模塊就是天然的單例模式,因?yàn)槟K在第一次導(dǎo)入的時候,會生成.pyc文件,當(dāng)?shù)诙螌?dǎo)入的時候,就會直接加載.pyc文件,而不是再次執(zhí)行模塊代碼.如果我們把相關(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.
新建一個python模塊叫singleton,然后創(chuàng)建以下python文件mysingleton.py

class _Singleton(object):
    def foo(self):
        pass
Singleton = _Singleton()

在另一個py文件中使用:

from singleton.mysingleton import Singleton

方法2 基于new方法實(shí)現(xiàn)的單例模式

知識點(diǎn):

• 一個對象的實(shí)例化過程是先執(zhí)行類的new方法,如果我們沒有寫,默認(rèn)會調(diào)用object的new方法,返回一個實(shí)例化對象,然后再調(diào)用init方法,對這個對象進(jìn)行初始化,我們可以根據(jù)這個實(shí)現(xiàn)單例.
• 在一個類的new方法中先判斷是不是存在實(shí)例,如果存在實(shí)例,就直接返回,如果不存在實(shí)例就創(chuàng)建.

# -*- coding:utf-8 -*-
import threading


class Singleton(object):
    _instance_lock = threading.Lock()

    def __init__(self):
        pass

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(Singleton, "_instance"):
            with Singleton._instance_lock:
                if not hasattr(Singleton, "_instance"):
                    Singleton._instance = object.__new__(cls)  
        return Singleton._instance


def task(arg):
    obj = Singleton()
    print(obj)


if __name__ == '__main__':
    for i in range(10):
        t = threading.Thread(target=task,args=[i,])
        t.start()

輸出

<__main__.Singleton object at 0x108a42710>
<__main__.Singleton object at 0x108a42710>
<__main__.Singleton object at 0x108a42710>
<__main__.Singleton object at 0x108a42710><__main__.Singleton object at 0x108a42710>

<__main__.Singleton object at 0x108a42710><__main__.Singleton object at 0x108a42710>

<__main__.Singleton object at 0x108a42710>
<__main__.Singleton object at 0x108a42710>
<__main__.Singleton object at 0x108a42710>

參考單例模式以及Python實(shí)現(xiàn)