单例模式的四种方式单例模式的四种方式

一、内容

保证一个类只有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点

二、角色

单利

三、使用场景

当类只有一个实例而且客户可以从一个众所周知的访问点访问它时
比如：数据库链接、Socket创建链接

四、优点

对唯一实例的受控访问
单利相当于全局变量，但防止了命名空间被污染

与单利模式功能相似的概念：全局变量、静态变量（方法）

试问？为什么用单例模式，不用全局变量呢？

　　答、全局变量可能会有名称空间的干扰，如果有重名的可能会被覆盖

五、单例模式的四种实现方式

1、文件导入的形式（常用）

s1.py

class Foo(object):
    def test(self):
        print("123")

v = Foo()
#v是Foo的实例

s2.py from s1 import v as v1 print(v1,id(v1)) #<s1.Foo object at 0x0000000002221710> 35788560 from s1 import v as v2 print(v1,id(v2)) #<s1.Foo object at 0x0000000002221710> 35788560 # 两个的内存地址是一样的 # 文件加载的时候，第一次导入后，再次导入时不会再重新加载。

2、基于类实现的单例模式

# ======================单例模式：无法支持多线程情况===============

class Singleton(object):

    def __init__(self):
        import time
        time.sleep(1)

    @classmethod
    def instance(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(Singleton, "_instance"): Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs) return Singleton._instance import threading def task(arg): obj = Singleton.instance() print(obj) for i in range(10): t = threading.Thread(target=task,args=[i,]) t.start() # ====================单例模式：支持多线程情况================、 import time import threading class Singleton(object): _instance_lock = threading.Lock() def __init__(self): time.sleep(1) @classmethod def instance(cls, *args, **kwargs): if not hasattr(Singleton, "_instance"): with Singleton._instance_lock: #为了保证线程安全在内部加锁 if not hasattr(Singleton, "_instance"): Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs) return Singleton._instance def task(arg): obj = Singleton.instance() print(obj) for i in range(10): t = threading.Thread(target=task,args=[i,]) t.start() time.sleep(20) obj = Singleton.instance() print(obj)

# 使用先说明，以后用单例模式，obj = Singleton.instance()
# 示例：
# obj1 = Singleton.instance()
# obj2 = Singleton.instance()
# print(obj1,obj2)
# 错误示例
# obj1 = Singleton()
# obj2 = Singleton()
# print(obj1,obj2)

3、基于__new__实现的单例模式（最常用）

# =============单线程下执行===============
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"): # 类加括号就回去执行__new__方法，__new__方法会创建一个类实例：Singleton() Singleton._instance = object.__new__(cls) # 继承object类的__new__方法，类去调用方法，说明是函数，要手动传cls return Singleton._instance #obj1 #类加括号就会先去执行__new__方法，在执行__init__方法 # obj1 = Singleton() # obj2 = Singleton() # print(obj1,obj2) # ===========多线程执行单利============ def task(arg): obj = Singleton() print(obj) for i in range(10): t = threading.Thread(target=task,args=[i,]) t.start()

# 使用先说明，以后用单例模式，obj = Singleton()
# 示例
# obj1 = Singleton()
# obj2 = Singleton()
# print(obj1,obj2)

4、基于metaclass(元类)实现的单例模式

"""
1.对象是类创建，创建对象时候类的__init__方法自动执行，对象()执行类的 __call__ 方法
2.类是type创建，创建类时候type的__init__方法自动执行，类() 执行type的 __call__方法(类的__new__方法,类的__init__方法)

# 第0步: 执行type的 __init__ 方法【类是type的对象】
class Foo:
    def __init__(self):
        pass

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        pass

# 第1步: 执行type的 __call__ 方法
#        1.1  调用 Foo类（是type的对象）的 __new__方法，用于创建对象。
#        1.2  调用 Foo类（是type的对象）的 __init__方法，用于对对象初始化。
obj = Foo()
# 第2步：执行Foo的 __call__ 方法
obj()
"""

# ===========类的执行流程================
class SingletonType(type):
    def __init__(self,*args,**kwargs):
        print(self)  #会不会打印？  #<class '__main__.Foo'>
        super(SingletonType,self).__init__(*args,**kwargs)

    def __call__(cls, *args, **kwargs):  #cls = Foo
        obj = cls.__new__(cls, *args, **kwargs)
        obj.__init__(*args, **kwargs)
        return obj class Foo(metaclass=SingletonType): def __init__(self,name): self.name = name def __new__(cls, *args, **kwargs): return object.__new__(cls, *args, **kwargs) ''' 1、对象是类创建的，创建对象时类的__init__方法会自动执行，对象（）执行类的__call__方法 2、类是type创建的，创建类时候type类的__init__方法会自动执行，类（）会先执行type的__call__方法（调用类的__new__，__init__方法） Foo 这个类是由SingletonType这个类创建的 ''' obj = Foo("hiayan") # ============第三种方式实现单例模式================= import threading class SingletonType(type): _instance_lock = threading.Lock() def __call__(cls, *args, **kwargs): if not hasattr(cls, "_instance"): with SingletonType._instance_lock: if not hasattr(cls, "_instance"): cls._instance = super(SingletonType,cls).__call__(*args, **kwargs) return cls._instance class Foo(metaclass=SingletonType): def __init__(self,name): self.name = name obj1 = Foo('name') obj2 = Foo('name') print(obj1,obj2)

六、单例模式的应用（会在数据库连接池中用到单例模式），详见以下示例操作

pool.py

import pymysql
import threading
from DBUtils.PooledDB import PooledDB

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

    def __init__(self): self.pool = PooledDB( creator=pymysql, # 使用链接数据库的模块 maxconnections=6, # 连接池允许的最大连接数，0和None表示不限制连接数 mincached=2, # 初始化时，链接池中至少创建的空闲的链接，0表示不创建  maxcached=5, # 链接池中最多闲置的链接，0和None不限制 maxshared=3, # 链接池中最多共享的链接数量，0和None表示全部共享。PS: 无用，因为pymysql和MySQLdb等模块的 threadsafety都为1，所有值无论设置为多少，_maxcached永远为0，所以永远是所有链接都共享。 blocking=True, # 连接池中如果没有可用连接后，是否阻塞等待。True，等待；False，不等待然后报错 maxusage=None, # 一个链接最多被重复使用的次数，None表示无限制 setsession=[], # 开始会话前执行的命令列表。如：["set datestyle to ...", "set time zone ..."] ping=0, # ping MySQL服务端，检查是否服务可用。# 如：0 = None = never, 1 = default = whenever it is requested, 2 = when a cursor is created, 4 = when a query is executed, 7 = always host='127.0.0.1', port=3306, user='root', password='123', database='pooldb', charset='utf8' ) def __new__(cls, *args, **kwargs): if not hasattr(SingletonDBPool, "_instance"): with SingletonDBPool._instance_lock: if not hasattr(SingletonDBPool, "_instance"): SingletonDBPool._instance = object.__new__(cls, *args, **kwargs) return SingletonDBPool._instance def connect(self): return self.pool.connection()

app.py

from pool import SingletonDBPool

def run():
    pool = SingletonDBPool()
    conn = pool.connect()
    # xxxxxx
    cursor = conn.cursor()
    cursor.execute("select * from td where id=%s", [5, ]) result = cursor.fetchall() # 获取数据  cursor.close() conn.close() if __name__ == '__main__': run()

额外补充的一种用装饰器实现的单利模式

#
def wrapper(cls):
    instance = {}
    def inner(*args,**kwargs):
        if cls not in  instance:
            instance[cls] = cls(*args,**kwargs)
        return instance[cls] return inner @wrapper class Singleton(object): def __init__(self,name,age): self.name = name self.age = age obj1 = Singleton('haiyan',22) obj2 = Singleton('xx',22) print(obj1) print(obj2)