python设计模式之单例模式

 

一.理解单例模式

单例模式是一种创建型设计模式,它确保一个类有且只有一个特定类型的对象,并提供全局访问点。其意图为:

  • 确保类有且只有一个对象被创建

  • 为对象提供一个访问点,使程序可以全局访问该对象

  • 控制共享资源的并行访问

简单理解:单例即为单个实例,也就是每次实例化创建对象时获得的都是同一个对象,当然同一个对象的属性都是相同的,方法也是相同的,地址也是相同的,这样给我们带来的好处就是可以避免消耗过多的内存或CPU资源,例如数据库类,我们希望每次都使用同一个数据库对象来对数据库进行操作,以维护数据的一致性。又如模块的导入,如果没有导入该模块,则导入该模块并实例化,如果已经导入,则返回该模块的对象

二.python实现单例模式

1.基于new方法实现的单例模式

 class Singleton():     def __new__(cls, *args, **kwargs):         if not hasattr(cls,'instance'):             cls.instance=super(Singleton,cls).__new__(cls)         return cls.instance  a=Singleton() b=Singleton() print(a)#<__main__.Singleton object at 0x00000220866EF400> print(b)#<__main__.Singleton object at 0x00000220866EF400> 

new方法为python实例化创建对象自动执行的函数,通过重写这个函数,使之先判断该类中是否有instance属性(利用反射),若没有则为创建一个对象并为该属性赋值,最后返回instance中的对象。通过这种方式我们实现了每次创建实例返回的都是类中的instance的值。

2.懒汉式实例化

 class Singleton():     __instance=None     def __init__(self):         pass     @classmethod     def getInstance(cls):         if not cls.__instance:             cls.__instance = Singleton()         return cls.__instance  a=Singleton.getInstance()#<__main__.Singleton object at 0x000001C85C114B38> b=Singleton.getInstance()#<__main__.Singleton object at 0x000001C85C114B38> print(a) print(b) 

我觉得这种方式最好理解,感觉像是手动完成单例创建逻辑,但注意获得实例一定要调用Singleton.getInstance()方法,直接a=Singleton()相当于没用单例。

3.基于元类的单例实现

 class MetaSingleton(type):     __instance={}     def __call__(self, *args, **kwargs):         if self not in MetaSingleton.__instance:             MetaSingleton.__instance[self] = super(MetaSingleton,self).__call__()         return MetaSingleton.__instance[self]  class Singleton(metaclass=MetaSingleton):     def __init__(self):         pass  a=Singleton()#<__main__.Singleton object at 0x0000025103984CC0> b=Singleton()#<__main__.Singleton object at 0x0000025103984CC0> print(a) print(b) 

执行Singleton()之后,首先会调用MetaSingleton中的call函数,如果Singleton类没有在instance中,则为其创建一个实例,也就是正常调用type中的call函数,将返回的对象存在instance中,以该类名为键,对象为值,最后返回这个对象,若instance中有该类,那就直接返回存储的对象。

这种方式我觉得较好,不用为每个类单独创建单例模式,只需将元类重写即可

三.单例模式的缺点

  • 全局变量可能在某处被修改,但开发人员仍然认为他们没有发生变化

  • 会对同一个对象创建多个引用

  • 所有类都依赖同一个全局变量,那么他们则变的紧密耦合

四.Monostate单态模式

这种模式的理念为:实例化的对象是不同的,但是对象的状态,属性是相同的,也就是单态模式。

 class Monostate():     _shared_state={}     

                    
                
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