創建型模式之單例模式

單例模式

保證一個類僅有一個實例，并且提供一個訪問他的全局訪問點。

意圖

確保類有且只有一個對象被創建

為對象提供一個訪問點，以使程序可以全局訪問對象

控制共享資源的并行訪問

優點

1、由于單例模式要求在全局內只有一個實例，因而可以節省比較多的內存空間； 2、全局只有一個接入點，可以更好地進行數據同步控制，避免多重占用； 3、單例可長駐內存，減少系統開銷。

實現

1.模塊級別的單例模式

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。

class Singleton(object): def foo(self): pass singleton = Singleton()

這樣我們一旦調用到上面第py文件就會產生一個singleton_by_module.pyc，以后我們每次調用都會直接引用這里面的代碼。

2.函數級別的單例模式

裝飾器里面的外層變量定義一個字典,里面存放這個類的實例.

def singleton(cls): # 單下劃線的作用是這個變量只能在當前模塊里訪問,僅僅是一種提示作用 # 創建一個字典用來保存類的實例對象 _instance = {} def _singleton(*args, **kwargs): # 先判斷這個類有沒有對象 if cls not in _instance: _instance[cls] = cls(*args, **kwargs) # 創建一個對象,并保存到字典當中 # 將實例對象返回 return _instance[cls] return _singleton @singleton class A(object): a = 1 def __init__(self, x=0): self.x = x

3.類級別的單例模式

餓漢式：

class Singleton(object): def __new__(cls, *args, **kwargs): if not hasattr(Singleton, 'instance'): cls.instance = super(Singleton, cls).__new__(cls) return cls.instance

懶漢式：

class Singleton(object): """ # 懶漢模式: 只有在使用時才創建單例對象，實例化時不創建 """ _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單例模式

所有實例共享相同的狀態

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.單例和元類

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

缺點

單例模式的缺點 1、單例模式的擴展是比較困難的； 2、賦于了單例以太多的職責，某種程度上違反單一職責原則（六大原則后面會講到）; 3、單例模式是并發協作軟件模塊中需要最先完成的，因而其不利于測試； 4、單例模式在某種情況下會導致“資源瓶頸”。

應用

單例模式的應用舉例： 1、生成全局惟一的序列號； 2、訪問全局復用的惟一資源，如磁盤、總線等； 3、單個對象占用的資源過多，如數據庫等； 4、系統全局統一管理，如Windows下的Task Manager； 5、網站計數器。

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