单例模式是一种常见的软件设计模式,其鲜明特点是打破了多次实例化会产生多个对象实例的流程,即利用各种方法使得某一个类只有一个实例存在。
单例模式的实现可以有多种方法:
在python里,模块是默认的单例模式,因为当模块第一次被导入时,会在当前的项目里生成一个.pyc的文件(至于这个.pyc文件怎么出现的,我会在另一篇文章简单的说一下),之后再次导入模块的时候,如果模块没有修改,那python就会直接调用.pyc文件,而不是重新执行模块代码。
这个装饰器函数的作用是在创建类的实例之前,先判断一下这个类是否有实例,如果有,则直接返回这个实例;若没有,则由这个装饰器函数创建并返回这个类的实例。
def Single_obj(cls):
"""
装饰器函数:
用来实现单例模式
"""
_instance = {}
def _singleton(*args, **kargs):
if cls not in _instance:
_instance[cls] = cls(*args, **kargs)
return _instance[cls]
return _singleton
@Single_obj
class Test(object):
"""测试类"""
def __init__(self, x=0):
self.x = x
a1 = Test(1)
a2 = Test(2)
print(id(a1))
print(id(a2))
# 这里是结果
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创建一个类的实例,其实是调用__new__()方法,而__init__()方法其实是对这个实例进行初始化,如果我们不在类里写__new__()方法,则系统会调用我们的父类的__new__()方法,一般是object。我们知道了这一点,那就可以利用创建实例__new__()来限制实例的个数。
class Test(object):
"""测试类"""
_instance = None
def __init__(self, x=0):
self.x = x
def __new__(cls, *args, **kwargs):
if not cls._instance:
"""如果没有实例"""
cls._instance = object.__new__(cls)
return cls._instance
a1 = Test(1)
a2 = Test(2)
print(id(a1))
print(id(a2))
# 这里是结果
42654576
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以上的例子只是简单的实现单例模式,在实际运用中我们不免要遇到多线程的情况,这就有可能出现单例模式不单例的情况,这时候我们可以通过加锁来实现。通过以下例子我们可以看到,即使是多线程,实例也还是只有一个。
import threading
import time
import random
class Test(object):
"""测试类"""
_instance = None
_instance_lock = threading.Lock()
def __init__(self, x=0):
self.x = x
def __new__(cls, *args, **kwargs):
if not cls._instance:
"""如果没有实例"""
with cls._instance_lock:
if not cls._instance:
cls._instance = object.__new__(cls)
return cls._instance
def task(n):
print(f'task {n} is start:')
o = Test(n)
time.sleep(random.randint(1, 3)) # 随机睡眠1-3秒,模拟真实任务
print(f'task {n} is done:', id(o))
for i in range(10):
t = threading.Thread(target=task, args=[i,])
t.start()
# 这里是结果
task 0 is start:
task 1 is start:
task 2 is start:
task 3 is start:
task 4 is start:
task 5 is start:
task 6 is start:
task 7 is start:
task 8 is start:
task 9 is start:
task 5 is done: 43633408
task 2 is done: 43633408
task 8 is done: 43633408
task 7 is done: 43633408
task 1 is done: 43633408
task 6 is done: 43633408
task 9 is done: 43633408
task 4 is done: 43633408
task 0 is done: 43633408
task 3 is done: 43633408