Singleton

动机(Motivation)

• 在软件系统中，经常有这样一些特殊的类，必须保证它们在系统中只存在一个实例，才能确保它们的逻辑正确性、以及良好的效率。
• 如何绕过常规的构造器，提供一种机制来保证一个类只有一个实例？
• 这应该是类设计者的责任，而不是使用者的责任。

模式定义

保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点。
——《设计模式》GoF

要点总结

• Singleton模式中的实例构造器可以设置为protected以允许子类派生。
• Singleton模式一般不要支持拷贝构造函数和Clone接口，因为这有可能导致多个对象实例，与Singleton模式的初中违背。
• 如何实现多线程环境下安全的Singleton？注意对双检查锁的正确实现。

例子

方法1 使用模块

其实,python的模块就是天然的单例模式,因为模块在第一次导入的时候,会生成.pyc文件,当第二次导入的时候,就会直接加载.pyc文件,而不是再次执行模块代码.如果我们把相关的函数和数据定义在一个模块中,就可以获得一个单例对象了.
新建一个python模块叫singleton,然后创建以下python文件mysingleton.py

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

在另一个py文件中使用:

from singleton.mysingleton import Singleton

方法2 基于new方法实现的单例模式

知识点:

• 一个对象的实例化过程是先执行类的new方法,如果我们没有写,默认会调用object的new方法,返回一个实例化对象,然后再调用init方法,对这个对象进行初始化,我们可以根据这个实现单例.
• 在一个类的new方法中先判断是不是存在实例,如果存在实例,就直接返回,如果不存在实例就创建.

# -*- coding:utf-8 -*-
import threading


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

    def __init__(self):
        pass

    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(Singleton, "_instance"):
            with Singleton._instance_lock:
                if not hasattr(Singleton, "_instance"):
                    Singleton._instance = object.__new__(cls)  
        return Singleton._instance


def task(arg):
    obj = Singleton()
    print(obj)


if __name__ == '__main__':
    for i in range(10):
        t = threading.Thread(target=task,args=[i,])
        t.start()

输出

<__main__.Singleton object at 0x108a42710>
<__main__.Singleton object at 0x108a42710>
<__main__.Singleton object at 0x108a42710>
<__main__.Singleton object at 0x108a42710><__main__.Singleton object at 0x108a42710>

<__main__.Singleton object at 0x108a42710><__main__.Singleton object at 0x108a42710>

<__main__.Singleton object at 0x108a42710>
<__main__.Singleton object at 0x108a42710>
<__main__.Singleton object at 0x108a42710>

参考单例模式以及Python实现