python中单例模式是什么,python单例模式应用场景
单例模式虽然简单,但还是有些门道的,而少有人知道这些门道。
边界情况
计算机编程语言中实现单例模式的方法很多,我以前最常使用的应该是下面这种写法。
1234567 class singleton(object): _ instance=Nonedef _ _ new _ _(cls,*args,**kw):ifcls ._ instanceisNone:cls ._ instance=对象. new__(cls,*args,**kw)returncls ._实例这种写法有两个问题。
1.单例模式对应类实例化时无法传入参数,将上面的代码扩展成下面形式。
12345678910111213类singleton(object): _ instance=Nonedef _ _ new _ _(cls,*args,**kw):ifcls ._ instanceisNone:cls ._ instance=对象. new__(cls,*args,**kw)returncls ._实例
de>def__init(self,x,y):
self.x=x
self.y=y
s=Singleton(1,2)
此时会抛出TypeError: object.__new__() takes exactly one argument (the type to instantiate)错误
2.多个线程实例化Singleton类时,可能会出现创建多个实例的情况,因为很有可能多个线程同时判断cls._instance is None,从而进入初
始化实例的代码中。
基于同步锁实现单例
先考虑上述实现遇到的第二个问题。
既然多线程情况下会出现边界情况从而参数多个实例,那么使用同步锁解决多线程的冲突则可。
importthreading上述代码中通过threading.Lock()将单例化方法同步化,这样在面对多个线程时也不会出现创建多个实例的情况,可以简单试验一下。
#同步锁
defsynchronous_lock(func):
defwrapper(*args,**kwargs):
withthreading.Lock():
returnfunc(*args,**kwargs)
returnwrapper
classSingleton(object):
instance=None
@synchronous_lock
def__new__(cls,*args,**kwargs):
ifcls.instanceisNone:
cls.instance=object.__new__(cls,*args,**kwargs)
returncls.instance
defworker():
s=Singleton()
print(id(s))
deftest():
task=[]
foriinrange(10):
t=threading.Thread(target=worker)
task.append(t)
foriintask:
i.start()
foriintask:
i.join()
test()
更优的方法
加了同步锁之后,除了无法传入参数外,已经没有什么大问题了,但是否有更优的解决方法呢?单例模式是否有可以接受参数的实现方式?
defsingleton(cls):
cls.__new_original__=cls.__new__
@functools.wraps(cls.__new__)
defsingleton_new(cls,*args,**kwargs):
it=cls.__dict__.get('__it__')
ifitisnotNone:
returnit
cls.__it__=it=cls.__new_original__(cls,*args,**kwargs)
it.__init_original__(*args,**kwargs)
returnit
cls.__new__=singleton_new
cls.__init_original__=cls.__init__
cls.__init__=object.__init__
returncls
@singleton
classFoo(object):
def__new__(cls,*args,**kwargs):
cls.x=10
returnobject.__new__(cls)
def__init__(self,x,y):
assertself.x==10
self.x=x
self.y=y
__init__方法,使用singleton_new方法进行类的实例化,在singleton_new方法中,先判断类的属性中是否存在__it__属性,以此来判断
是否要创建新的实例,如果要创建,则调用类原本的__new__方法完成实例化并调用原本的__init__方法将参数传递给当前类,从而完成单
例模式的目的。
这种方法让单例类可以接受对应的参数但面对多线程同时实例化还是可能会出现多个实例,此时加上线程同步锁则可。
defsingleton(cls):
cls.__new_original__=cls.__new__
@functools.wraps(cls.__new__)
defsingleton_new(cls,*args,**kwargs):
#同步锁
withthreading.Lock():
it=cls.__dict__.get('__it__')
ifitisnotNone:
returnit
cls.__it__=it=cls.__new_original__(cls,*args,**kwargs)
it.__init_original__(*args,**kwargs)
returnit
cls.__new__=singleton_new
cls.__init_original__=cls.__init__
cls.__init__=object.__init__
returncls
如果一个项目不需要使用线程相关机制,只是在单例化这里使用了线程锁,这其实不是必要的,它会拖慢项目的运行速度。
阅读CPython线程模块相关的源码,你会发现,Python一开始时并没有初始化线程相关的环境,只有当你使用theading库相关功能时,
才会调用PyEval_InitThreads方法初始化多线程相关的环境,代码片段如下(我省略了很多不相关代码)。
staticPyObject*
thread_PyThread_start_new_thread(PyObject*self,PyObject*fargs)
{
PyObject*func,*args,*keyw=NULL;
structbootstate*boot;
unsignedlongident;
//初始化多线程环境,解释器默认不初始化,只有用户使用时,才初始化。
PyEval_InitThreads();/*Starttheinterpreter'sthread-awareness*/
//创建线程
ident=PyThread_start_new_thread(t_bootstrap,(void*)boot);
//返回线程id
returnPyLong_FromUnsignedLong(ident);
}
因为多线程环境会启动GIL锁相关的逻辑,这会影响Python程序运行速度。很多简单的Python程序并不需要使用多线程,此时不需要初始化线程相关的环境,Python程序在没有GIL锁的情况下会运行的更快。
如果你的项目中不会涉及多线程操作,那么就没有使用有同步锁来实现单例模式。
结尾
1.互联网中有很多Python实现单例模式的文章,你只需要从多线程下是否可以保证单实例以及单例化时是否可以传入初始参数两点来判断
相应的实现方法则可。
2..光理论是不够的。这里顺便送大家一套2020最新python入门到高级项目实战视频教程,可以去小编的Python交流.裙 :七衣衣九七七巴而五(数字的谐音)转换下可以找到了,还可以跟老司机交流讨教!
本文的文字及图片来源于网络加上自己的想法,仅供学习、交流使用,不具有任何商业用途,版权归原作者所有,如有问题请及时联系我们以作处理。
更多python相关文章,请关注python自学网。
郑重声明:本文由网友发布,不代表盛行IT的观点,版权归原作者所有,仅为传播更多信息之目的,如有侵权请联系,我们将第一时间修改或删除,多谢。