python中单例常用的几种实现方法总结

前言

最近这两天在看自己之前写的代码，所以正好把用过的东西整理一下，单例模式，在日常的代码工作中也是经常被用到，

所以这里把之前用过的不同方式实现的单例方式整理一下

什么是单例？

确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，单例模式是一种对象创建型模式。

那么单例模式有什么用途呢？举个常见的单例模式例子，我们平时使用的电脑上都有一个回收站，在整个操作系统中，回收站只能有一个实例，整个系统都使用这个唯一的实例，而且回收站自行提供自己的实例，因此回收站是单例模式的应用。

装饰器的方式

这种方式也是工作中经常用的一种，用起来也比较方便，代码实现如下

def Singleton(cls):
 _instance = {}

 def _singleton(*args, **kwargs):
  if cls not in _instance:
   _instance[cls] = cls(*args, **kwargs)
  return _instance[cls]

 return _singleton

如果我们工作的一个类需要用单例就通过类似下面的方式实现即可：

@Singleton
class A(object):

 def __init__(self, x):
  self.x = x

我个人还是挺喜欢这种方式的

类的方式实现

这里其实有一些问题就需要注意了，先看一下可能出现的错误代码

class Member(object):

 @classmethod
 def instance(cls, *args, **kwargs):
  if not hasattr(Member, "_instance"):
   Member._instance = Member(*args, **kwargs)
  return Member._instance

乍一看这个类好像已经实现了单例，但是这里有一个潜在的问题，就是如果是多线程的情况，这样写就会有问题了，尤其是在当前类的初始化对象里有一些耗时操作时候

例如下面代码：

#! /usr/bin/env python3
# .-*- coding:utf-8 .-*-

import time
import threading
import random


class Member(object):
 
 def __init__(self):
  time.sleep(random.randint(1,3))

 @classmethod
 def instance(cls, *args, **kwargs):
  if not hasattr(Member, "_instance"):
   Member._instance = Member(*args, **kwargs)
  return Member._instance


def task(arg):
 obj = Member.instance()
 print(obj)

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

这段代码的执行结果会出现实例化了多个对象，导致你写的单例就没起到作用

当然自然而然我们会想起加锁，通过锁来控制，所以我们将上面代码进行更改：

#! /usr/bin/env python3
# .-*- coding:utf-8 .-*-


import time
import threading
import random


class Member(object):
 _instance_lock = threading.Lock()

 def __init__(self):
  i = random.randint(1, 3)
  print(i)
  time.sleep(i)

 @classmethod
 def instance(cls, *args, **kwargs):
  with Member._instance_lock:
   if not hasattr(Member, "_instance"):
    Member._instance = Member(*args, **kwargs)
  return Member._instance


def task():
 obj = Member.instance()
 print(obj)

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

但是上面的代码还有一个问题，就是当我们已经实例化过之后每次调用instance都会去请求锁，所以这点并不好，所以我们将这部分代码再次更改：

@classmethod
 def instance(cls, *args, **kwargs):
  if not hasattr(Member, "_instance"):
   with Member._instance_lock:
    if not hasattr(Member, "_instance"):
     Member._instance = Member(*args, **kwargs)
  return Member._instance

这样就很好的实现一个可以多线程使用的单例

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对小牛知识库的支持。