单例模式是一种常见的设计模式,该模式的主要目的是确保某一个类只有一个实例存在。当你希望在整个系统中,某个类只能出现一个实例时,单例对象就能派上用场。

比如,服务器的配置信息写在一个文件中online.conf中,客户端通过一个 Config 的类来读取配置文件的内容。如果在程序运行期间,有很多地方都需要使用配置文件的内容,那么每个调用配置文件的地方都会创建 Config的实例,这就导致系统中存在多个Config 的实例对象,在配置文件内容很多的情况下,我们就浪费了大量的内存做了同样的事。事实上,对于Config类我们在程序运行期间时只需要一个实例对象即可,这时单例模式就是最好的选择。

 

python的模块就是天然的单例模式,这里我们使用修饰器来实现单例模式,以下是代码实现

def Singleton(cls): 
    instances = {} 
 
    def get_instance(*args, **kw): 
        if cls not in instances: 
            instances[cls] = cls(*args, **kw) 
        return instances[cls] 
 
    return get_instance

代码也很简单,将类传入单例修饰器中,如果该类还未生成实例(instances中不存在该类),那么就生成一个新的实例返回,并记录在instances中。如果已经instances中已经存在该类,那么直接返回实例instances[cls]。

 

那么这段代码是完美的吗?答案是否定的,这段代码不是线程安全的。要实现线程安全需要配合锁的使用,只有占有锁的线程才能继续访问单例实例,看来我们需要再写一个修饰器来实现线程安全了,以下是完整的代码实现和简单的多线程测试用例。

 

#!/usr/bin/python 
# -*- coding: utf-8 -*- 
 
import threading 
 
 
def synchronized(func): 
    func.__lock__ = threading.Lock() 
 
    def synced_func(*args, **kws): 
        with func.__lock__: 
            return func(*args, **kws) 
 
    return synced_func 
 
 
def Singleton(cls): 
    instances = {} 
 
    @synchronized 
    def get_instance(*args, **kw): 
        if cls not in instances: 
            instances[cls] = cls(*args, **kw) 
        return instances[cls] 
 
    return get_instance 
 
 
def worker(): 
    single_test = test() 
    print "id----> %s" % id(single_test) 
 
 
@Singleton 
class test(): 
    a = 1 
 
if __name__ == "__main__": 
    task_list = [] 
    for one in range(30): 
        t = threading.Thread(target=worker) 
        task_list.append(t) 
 
    for one in task_list: 
        one.start() 
 
    for one in task_list: 
        one.join()

 

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