Python单例模式-伙伴云

网友投稿 661 2022-05-30

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。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。 """

当类只有一个实例而且客户可以从一个众所周知的访问点访问它时

比如：数据库链接、Socket创建链接

''' 对唯一实例的受控访问单利相当于全局变量，但防止了命名空间被污染与单利模式功能相似的概念：全局变量、静态变量（方法）那为什么用单例模式，不用全局变量呢？因为：全局变量可能会有名称空间的干扰，如果有重名的可能会被覆盖 '''

单例模式的实现

# 文件导入的形式 """ 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： """

# s1.py 文件中 class Foo(object): def test(self): print("123") v = Foo() # v是Foo的实例 ------ # s2.py 文件中 from s1 import v as v1 print(v1,id(v1)) # 35788560 from s1 import v as v2 print(v1,id(v2)) # 35788560 # 两个的内存地址是一样的 # 文件加载的时候，第一次导入后，再次导入时不会再重新加载。

# ======================单例模式：无法支持多线程情况=============== class Singleton(object): def __init__(self): import time time.sleep(1) @classmethod def instance(cls, *args, **kwargs): if not hasattr(Singleton, "_instance"): Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs) return Singleton._instance import threading def task(arg): obj = Singleton.instance() print(obj) for i in range(10): t = threading.Thread(target=task,args=[i,]) t.start() ''' # 打印结果内存地址不一样，没有实现单例 <__main__.Singleton object at 0x000001FC58CFC5F8> <__main__.Singleton object at 0x000001FC58B72470> <__main__.Singleton object at 0x000001FC58CFC6D8> <__main__.Singleton object at 0x000001FC58D03048> <__main__.Singleton object at 0x000001FC58D3FDD8> <__main__.Singleton object at 0x000001FC58D40208> <__main__.Singleton object at 0x000001FC58D407B8> <__main__.Singleton object at 0x000001FC58D401D0> <__main__.Singleton object at 0x000001FC58D4A3C8> <__main__.Singleton object at 0x000001FC58D4A2E8> '''

# ====================单例模式：支持多线程情况================、 import time import threading class Singleton(object): _instance_lock = threading.Lock() def __init__(self): time.sleep(1) @classmethod def instance(cls, *args, **kwargs): if not hasattr(Singleton, "_instance"): with Singleton._instance_lock: # 为了保证线程安全在内部加锁 if not hasattr(Singleton, "_instance"): Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs) return Singleton._instance # 加锁！未加锁部分并发执行,加锁部分串行执行,速度降低,但是保证了数据安全 def task(arg): obj = Singleton.instance() print(obj) for i in range(10): t = threading.Thread(target=task,args=[i,]) t.start() time.sleep(20) obj = Singleton.instance() print(obj) # 使用先说明，以后用单例模式，obj = Singleton.instance() # 示例： # obj1 = Singleton.instance() # obj2 = Singleton.instance() # print(obj1,obj2) # 错误示例 # obj1 = Singleton() # obj2 = Singleton() # print(obj1,obj2) ''' 打印结果： <__main__.Singleton object at 0x000001938A81A320> <__main__.Singleton object at 0x000001938A81A320> <__main__.Singleton object at 0x000001938A81A320> <__main__.Singleton object at 0x000001938A81A320> <__main__.Singleton object at 0x000001938A81A320> <__main__.Singleton object at 0x000001938A81A320> <__main__.Singleton object at 0x000001938A81A320> <__main__.Singleton object at 0x000001938A81A320> <__main__.Singleton object at 0x000001938A81A320> <__main__.Singleton object at 0x000001938A81A320> '''

''' 通过上面例子，当我们实现单例时，为了保证线程安全需要在内部加入锁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 '''

# =============单线程下执行=============== 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"): # 类加括号就回去执行__new__方法，__new__方法会创建一个类实例：Singleton() Singleton._instance = object.__new__(cls) # 继承object类的__new__方法，类去调用方法，说明是函数，要手动传cls return Singleton._instance #obj1 # 类加括号就会先去执行__new__方法，在执行__init__方法 # obj1 = Singleton() # obj2 = Singleton() # print(obj1,obj2) # ===========多线程执行单利============ def task(arg): obj = Singleton() print(obj) for i in range(10): t = threading.Thread(target=task,args=[i,]) t.start() # 使用先说明，以后用单例模式，obj = Singleton() # 示例 # obj1 = Singleton() # obj2 = Singleton() # print(obj1,obj2) ''' 打印结果： <__main__.Singleton object at 0x000001EBEF5E3E80> <__main__.Singleton object at 0x000001EBEF5E3E80> <__main__.Singleton object at 0x000001EBEF5E3E80> <__main__.Singleton object at 0x000001EBEF5E3E80> <__main__.Singleton object at 0x000001EBEF5E3E80> <__main__.Singleton object at 0x000001EBEF5E3E80> <__main__.Singleton object at 0x000001EBEF5E3E80> <__main__.Singleton object at 0x000001EBEF5E3E80> <__main__.Singleton object at 0x000001EBEF5E3E80> <__main__.Singleton object at 0x000001EBEF5E3E80> '''

""" 1.对象是类创建，创建对象时候类的__init__方法自动执行，对象()执行类的 __call__ 方法 2.类是type创建，创建类时候type的__init__方法自动执行，类() 执行type的 __call__方法(类的__new__方法,类的__init__方法) # 第0步: 执行type的 __init__ 方法【类是type的对象】 class Foo: def __init__(self): pass def __call__(self, *args, **kwargs): pass # 第1步: 执行type的 __call__ 方法 # 1.1 调用 Foo类（是type的对象）的 __new__方法，用于创建对象。 # 1.2 调用 Foo类（是type的对象）的 __init__方法，用于对对象初始化。 obj = Foo() # 第2步：执行Foo的 __call__ 方法 obj() """ # ===========类的执行流程================ class SingletonType(type): def __init__(self,*args,**kwargs): print(self) # 会不会打印？ # super(SingletonType,self).__init__(*args,**kwargs) def __call__(cls, *args, **kwargs): #cls = Foo obj = cls.__new__(cls, *args, **kwargs) obj.__init__(*args, **kwargs) return obj class Foo(metaclass=SingletonType): def __init__(self,name): self.name = name def __new__(cls, *args, **kwargs): return object.__new__(cls, *args, **kwargs) ''' 1、对象是类创建的，创建对象时类的__init__方法会自动执行，对象（）执行类的__call__方法 2、类是type创建的，创建类时候type类的__init__方法会自动执行，类（）会先执行type的__call__方法（调用类的__new__，__init__方法） Foo 这个类是由SingletonType这个类创建的 ''' obj = Foo("jaychou") # ============第三种方式实现单例模式================= import threading class SingletonType(type): _instance_lock = threading.Lock() def __call__(cls, *args, **kwargs): if not hasattr(cls, "_instance"): with SingletonType._instance_lock: if not hasattr(cls, "_instance"): cls._instance = super(SingletonType,cls).__call__(*args, **kwargs) return cls._instance class Foo(metaclass=SingletonType): def __init__(self,name): self.name = name obj1 = Foo('name') obj2 = Foo('name') print(obj1,obj2)

Python单例模式

在Python3中继承type的就是元类

元类的示例：

# 方式一 class MyType(type): '''继承type的就是元类''' def __init__(self,*args,**kwargs): print("MyType创建的对象",self) #Foo super(MyType,self).__init__(*args,**kwargs) def __call__(self, *args, **kwargs): obj = super(MyType,self).__call__(*args,**kwargs) print("类创建对象",self,obj) #Foo class Foo(object,metaclass=MyType): # 对象加括号会去执行__call__方法，__call__方法里面继承了type的__call__方法，type的__call__方法里面会先执行__new__方法，再去执行__init__方法。所以，Foo就是用type创建出来的 user = "haiyan" age = 18 obj = Foo()

# 方式二 class MyType(type): def __init__(self, *args, **kwargs): print("ssss") super(MyType, self).__init__(*args, **kwargs) def __call__(cls, *args, **kwargs): v = dir(cls) obj = super(MyType, cls).__call__(*args, **kwargs) return obj # 对象加括号就会去执行__call__方法 class Foo(MyType('Zcc', (object,), {})): # MyType('Zcc', (object,), {})相当于class Zcc(object):pass,也就是创建了一个Zcc的类 user = 'haiyan' age = 18 obj = Foo()

# 方式三 class MyType(type): def __init__(self, *args, **kwargs): print("ssss") super(MyType, self).__init__(*args, **kwargs) def __call__(cls, *args, **kwargs): v = dir(cls) obj = super(MyType, cls).__call__(*args, **kwargs) return obj # 对象加括号就会去执行__call__方法 def with_metaclass(arg,base): print("类对象",MyType('Zcc', (base,), {})) return arg('Zcc', (base,), {}) # 返回一个类对象 class Foo(with_metaclass(MyType,object)): # MyType('Zcc', (object,), {})相当于class Zcc(object):pass,也就是创建了一个Zcc的类 user = 'haiyan' age = 18 obj = Foo()

class ASD(type): pass qqq = ASD("qwe", (object,), {}) #用ASD这个元类创建了一个（qwe,并且继承object类的）类 # class ASD(qwe): # pass obj = qqq() # 能创建类的是元类 # 能创建对象的是类 print(obj) # <__main__.qwe object at 0x00000000024FFBA8> print(obj.__class__) # print(obj.__class__.__class__) # print(obj.__class__.__class__.__class__) # print(obj.__class__.__class__.__class__.__class__) #

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) ------ def wrapper(cls): instance = {} def inner(*args,**kwargs): if cls not in instance: instance[cls] = cls(*args,**kwargs) return instance[cls] return inner @wrapper class Singleton(object): def __init__(self,name,age): self.name = name self.age = age obj1 = Singleton('jaychou',22) obj2 = Singleton('eason',22) print(obj1) print(obj2)

单例模式的应用

import pymysql import threading from DBUtils.PooledDB import PooledDB class SingletonDBPool(object): _instance_lock = threading.Lock() def __init__(self): self.pool = PooledDB( creator=pymysql, # 使用链接数据库的模块 maxconnections=6, # 连接池允许的最大连接数，0和None表示不限制连接数 mincached=2, # 初始化时，链接池中至少创建的空闲的链接，0表示不创建 maxcached=5, # 链接池中最多闲置的链接，0和None不限制 maxshared=3, # 链接池中最多共享的链接数量，0和None表示全部共享。PS: 无用，因为pymysql和MySQLdb等模块的 threadsafety都为1，所有值无论设置为多少，_maxcached永远为0，所以永远是所有链接都共享。 blocking=True, # 连接池中如果没有可用连接后，是否阻塞等待。True，等待；False，不等待然后报错 maxusage=None, # 一个链接最多被重复使用的次数，None表示无限制 setsession=[], # 开始会话前执行的命令列表。如：["set datestyle to ...", "set time zone ..."] ping=0, # ping MySQL服务端，检查是否服务可用。# 如：0 = None = never, 1 = default = whenever it is requested, 2 = when a cursor is created, 4 = when a query is executed, 7 = always host='127.0.0.1', port=3306, user='root', password='123', database='pooldb', charset='utf8' ) def __new__(cls, *args, **kwargs): if not hasattr(SingletonDBPool, "_instance"): with SingletonDBPool._instance_lock: if not hasattr(SingletonDBPool, "_instance"): SingletonDBPool._instance = object.__new__(cls, *args, **kwargs) return SingletonDBPool._instance def connect(self): return self.pool.connection()

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