一.單例模式

單例模式(Singleton Pattern)是一種常用的軟件設計模式，該模式的主要目的是確保某一個類只有一個實例存在。當你希望在整個系統中，某個類只能出現一個實例時，單例對象就能派上用場。

比如，某個服務器程序的配置信息存放在一個文件中，客戶端通過一個 AppConfig 的類來讀取配置文件的信息。如果在程序運行期間，有很多地方都需要使用配置文件的內容，也就是說，很多地方都需要創建 AppConfig 對象的實例，這就導致系統中存在多個 AppConfig 的實例對象，而這樣會嚴重浪費內存資源，尤其是在配置文件內容很多的情況下。事實上，類似 AppConfig 這樣的類，我們希望在程序運行期間只存在一個實例對象。

在 Python 中，我們可以用多種方法來實現單例模式。

二 .實現單例模式的幾種方式

2.1 使用模塊

其實，Python 的模塊就是天然的單例模式，因為模塊在第一次導入時，會生成?.pyc?文件，當第二次導入時，就會直接加載?.pyc?文件，而不會再次執行模塊代碼。因此，我們只需把相關的函數和數據定義在一個模塊中，就可以獲得一個單例對象了。如果我們真的想要一個單例類，可以考慮這樣做：

mysingleton.py

class Singleton(object):

def foo(self):

pass

singleton = Singleton()

將上面的代碼保存在文件?mysingleton.py?中，要使用時，直接在其他文件中導入此文件中的對象，這個對象即是單例模式的對象

from a import singleton

2.2 使用裝飾器

defSingleton(cls):

_instance={}def _singleton(*args, **kargs):if cls not in_instance:

_instance[cls]= cls(*args, **kargs)return_instance[cls]return_singleton

@SingletonclassA(object):

a= 1

def __init__(self, x=0):

self.x=x

a1= A(2)

a2= A(3)

2.3 使用類

# 推薦

class Singleton(object):

__instance = None

def __new__(cls, age, name):

# 如果類屬性__instance的值為None，

# 那么就創建一個對象，并且賦值為這個對象的引用，保證下次調用這個方法時

# 能夠知道之前已經創建過對象了，這樣就保證了只有1個對象

if not cls.__instance:

cls.__instance = object.__new__(cls)

a = Singleton(18,'maomao')

b = Singleton(18,'alex')

print(id(a), id(b))

# 140732902316160 140732902316160

或者：

class Singleton(object):

def __init__(self):

pass

@classmethod

def instance(cls, *args, **kwargs):

if not hasattr(Singleton, "_instance"):

Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs)

return Singleton._instance

a = Singleton.instance()

b = Singleton.instance()

print(id(a), id(b))

注意：

這種方式實現的單例模式，使用時會有限制，以后實例化必須通過?obj = Singleton.instance()

如果用?obj=Singleton()?,這種方式得到的不是單例

注意：一般情況，大家以為這樣就完成了單例模式，但是這樣當使用多線程時會存在問題

importtimeimportthreadingclassSingleton(object):def __init__(self):

time.sleep(0.2)

@classmethoddef instance(cls, *args, **kwargs):if not hasattr(Singleton, "_instance"):

Singleton._instance= Singleton(*args, **kwargs)returnSingleton._instancedeftask(arg):

obj=Singleton.instance()print(obj)for i in range(10):

t= threading.Thread(target=task,args=[i,])

t.start()

打印結果：

問題出現了！按照以上方式創建的單例，無法支持多線程

importtimeimportthreadingclassSingleton(object):

_instance_lock=threading.Lock()def __init__(self):

time.sleep(0.2)

@classmethoddef instance(cls, *args, **kwargs):

with Singleton._instance_lock:if not hasattr(Singleton, "_instance"):

Singleton._instance= Singleton(*args, **kwargs)returnSingleton._instancedeftask(arg):

obj=Singleton.instance()print(obj)for i in range(10):

t= threading.Thread(target=task,args=[i,])

t.start()

打印結果：

這樣就差不多了，但是還是有一點小問題，就是當程序執行時，執行了time.sleep(20)后，下面實例化對象時，此時已經是單例模式了，但我們還是加了鎖，這樣不太好，

再進行一些優化，把intance方法，改成下面的這樣就行：

importtimeimportthreadingclassSingleton(object):

_instance_lock=threading.Lock()def __init__(self):

time.sleep(1)

@classmethoddef instance(cls, *args, **kwargs):if not hasattr(Singleton, "_instance"):

with Singleton._instance_lock:if not hasattr(Singleton, "_instance"):

Singleton._instance= Singleton(*args, **kwargs)returnSingleton._instancedeftask(arg):

obj=Singleton.instance()print(obj)for i in range(10):

t= threading.Thread(target=task,args=[i,])

t.start()

2.4 基于__new__方法實現(推薦)

通過上面例子，我們可以知道，當我們實現單例時，為了保證線程安全需要在內部加入鎖

我們知道，當我們實例化一個對象時，是先執行了類的__new__方法(我們沒寫時，默認調用object.__new__)，實例化對象；然后再執行類的__init__方法，對這個對象進行初始化，所有我們可以基于這個，實現單例模式

importthreadingimporttimeclassSingleton(object):

_instance_lock=threading.Lock()def __init__(self):

time.sleep(1)def __new__(cls, *args, **kwargs):if not hasattr(Singleton, "_instance"):

with Singleton._instance_lock:if not hasattr(Singleton, "_instance"):

Singleton._instance= object.__new__(cls)returnSingleton._instancedeftask(arg):

obj=Singleton()print(obj)for i in range(10):

t= threading.Thread(target=task,args=[i,])

t.start()

2.5 基于metaclass實現單例模式

相關知識：

執行順序：

0. Mytype的__init__

obj = Foo()

1. MyType的__call__

2. Foo的__new__

3. Foo的__init__

實現單例模式：

importthreadingclassSingletonType(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)returncls._instanceclass Foo(metaclass=SingletonType):def __init__(self,name):

self.name=name

obj1= Foo('name')

obj2= Foo('name')print(obj1,obj2)

總結

以上是生活随笔為你收集整理的python 模块 多线程 单例_python的单例模式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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