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2022-05-29
单例模式
保证一个类仅有一个实例,并且提供一个访问他的全局访问点。
意图
确保类有且只有一个对象被创建
为对象提供一个访问点,以使程序可以全局访问对象
控制共享资源的并行访问
优点
1、由于单例模式要求在全局内只有一个实例,因而可以节省比较多的内存空间; 2、全局只有一个接入点,可以更好地进行数据同步控制,避免多重占用; 3、单例可长驻内存,减少系统开销。
实现
1.模块级别的单例模式
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。
class Singleton(object): def foo(self): pass singleton = Singleton()
这样我们一旦调用到上面第py文件就会产生一个singleton_by_module.pyc,以后我们每次调用都会直接引用这里面的代码。
2.函数级别的单例模式
装饰器里面的外层变量定义一个字典,里面存放这个类的实例.
def singleton(cls): # 单下划线的作用是这个变量只能在当前模块里访问,仅仅是一种提示作用 # 创建一个字典用来保存类的实例对象 _instance = {} def _singleton(*args, **kwargs): # 先判断这个类有没有对象 if cls not in _instance: _instance[cls] = cls(*args, **kwargs) # 创建一个对象,并保存到字典当中 # 将实例对象返回 return _instance[cls] return _singleton @singleton class A(object): a = 1 def __init__(self, x=0): self.x = x
3.类级别的单例模式
饿汉式:
class Singleton(object): def __new__(cls, *args, **kwargs): if not hasattr(Singleton, 'instance'): cls.instance = super(Singleton, cls).__new__(cls) return cls.instance
懒汉式:
class Singleton(object): """ # 懒汉模式: 只有在使用时才创建单例对象,实例化时不创建 """ _instance = None def __init__(self): if not hasattr(Singleton, '_instance'): print("__init__ method called, but no instance created") else: print("instance already created:", self._instance) @classmethod def get_instance(cls): if not cls._instance: cls._instance = Singleton() return cls._instance
4.Monostate单例模式
所有实例共享相同的状态
class Borg(object): _shared_state = {} def __new__(cls, *args, **kwargs): obj = super(Borg, cls).__new__(cls, *args, **kwargs) obj.__dict__ = cls._shared_state return obj
5.单例和元类
class MetaSingleton(type): _instances = {} def __call__(cls, *args, **kwargs): if cls not in cls._instances: cls._instances[cls] = super(MetaSingleton, cls).__call__(cls, *args, **kwargs) return cls._instances[cls] class Logger(metaclass=MetaSingleton): pass
缺点
单例模式的缺点 1、单例模式的扩展是比较困难的; 2、赋于了单例以太多的职责,某种程度上违反单一职责原则(六大原则后面会讲到); 3、单例模式是并发协作软件模块中需要最先完成的,因而其不利于测试; 4、单例模式在某种情况下会导致“资源瓶颈”。
应用
单例模式的应用举例: 1、生成全局惟一的序列号; 2、访问全局复用的惟一资源,如磁盘、总线等; 3、单个对象占用的资源过多,如数据库等; 4、系统全局统一管理,如Windows下的Task Manager; 5、网站计数器。
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