聊一聊python的单例模式

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。当你希望在整个系统中，某个类只能出现一个实例时，单例对象就能派上用场。

四种方法:

• 使用模块
• 使用 __new__
• 使用装饰器（decorator）
• 使用元类（metaclass）
• 使用类方法

1. 使用__new__()

import threading

Lock = threading.Lock()

# 加锁为了保证线程安全

class Foo(object):
    __isinstance = None

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        # 如果发现__isinstance 有值了直接返回，不进锁了
        if not cls.__isinstance:
            with Lock:
                if not cls.__isinstance:
                    cls.__isinstance =  super(Foo,cls).__new__(cls)
        return cls.__isinstance

obj = Foo()
obj2 = Foo()

print(obj,obj2)

2. 模块导入

其实，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。如果我们真的想要一个单例类，可以考虑这样做：

# mysingleton.py
class My_Singleton(object):
    def foo(self):
        pass

my_singleton = My_Singleton()

将上面的代码保存在文件 mysingleton.py 中，然后这样使用：　　

from mysingleton import my_singleton

my_singleton.foo()

　　

3. 使用装饰器

基本思想为：

1、在装饰器中添加一个字典类型的自由变量_instance；

2、在闭包中判断类名是否存在于_instance中，如果不存在则创建一个类的事例，并讲其添加到字典中；如果存在则不进行实例化，直接返回字典中的实例；

def Singleton(cls):
    _instance = {}
    def _singleton(*args, **kargs):
        if cls not in _instance:
            _instance[cls] = cls(*args, **kargs)
        return _instance[cls]
    return _singleton  

@Singleton
class A(object):
    a = 1
    def __init__(self, x = 0):
        self.x = x  

a1 = A(2)
a2 = A(3)
print id(a1)
print id(a2)
print a1.x
print a2.x  

'''''
----------------------------------------
45838576
45838576
2
2
'''　　

　

4. 使用元类

示例化一个类的时候，如果他有元类，先执行元类的__call__方法，cll方法的第一个参数就是子类，先执行子类的__new__,子类没有执行objects的__new__,实例化后执行初始化__init__ ,修改isinstance的值并返回

import threading

Lock = threading.Lock()

class Singleton(type):

    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(cls,"isinstance"):
            with Lock:
                if not hasattr(cls,"isinstance"):
                    obj = cls.__new__(cls,*args,**kwargs)
                    obj.__init__(*args,**kwargs)
                    setattr(cls,"isinstance",obj)
                return getattr(cls,"isinstance")
        return getattr(cls,"isinstance")

class Foo(object,metaclass=Singleton):

    def __init__(self):
        self.name = "zhou"

obj = Foo()
obj2 = Foo()

print(obj,obj2)

　

5. 使用类方法的单例模式

加锁为类线程安全

import threading
import time

class Foo(object):
    instance = None
    lock = threading.Lock()

    def __init__(self):
        self.a1 = 1
        self.a2 = 2
        import time
        import random
        time.sleep(2)

    @classmethod
    def get_instance(cls,*args,**kwargs):
        if not cls.instance:
            with cls.lock:
                if not cls.instance:
                    obj = cls(*args,**kwargs)
                    cls.instance = obj
                return cls.instance
        return cls.instance
def task():
    obj = Foo.get_instance()
    print(obj)

import threading
for i in range(5):
    t = threading.Thread(target=task,)
    t.start()

time.sleep(10)
# 实例化时调用get_instance
Foo.get_instance()