关于python单例的常用几种实现方法

这两天在看自己之前写的代码,所以正好把用过的东西整理一下,单例模式,在日常的代码工作中也是经常被用到,

所以这里把之前用过的不同方式实现的单例方式整理一下

装饰器的方式

这种方式也是工作中经常用的一种,用起来也比较方便,代码实现如下

def Singleton(cls):
    _instance = {}

    def _singleton(*args, **kwargs):
        if cls not in _instance:
            _instance[cls] = cls(*args, **kwargs)
        return _instance[cls]

    return _singleton

如果我们工作的一个类需要用单例就通过类似下面的方式实现即可:

@Singleton
class A(object):

    def __init__(self, x):
        self.x = x

我个人还是挺喜欢这种方式的

类的方式实现

这里其实有一些问题就需要注意了,先看一下可能出现的错误代码

class Member(object):

    @classmethod
    def instance(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(Member, "_instance"):
            Member._instance = Member(*args, **kwargs)
        return Member._instance

乍一看这个类好像已经实现了单例,但是这里有一个潜在的问题,就是如果是多线程的情况,这样写就会有问题了,尤其是在当前类的初始化对象里有一些耗时操作时候

例如下面代码:

#! /usr/bin/env python3
# .-*- coding:utf-8 .-*-

import time
import threading
import random


class Member(object):
    
    def __init__(self):
        time.sleep(random.randint(1,3))

    @classmethod
    def instance(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(Member, "_instance"):
            Member._instance = Member(*args, **kwargs)
        return Member._instance


def task(arg):
    obj = Member.instance()
    print(obj)

for i in range(5):
    t = threading.Thread(target=task, args=[i,])
    t.start()

这段代码的执行结果会出现实例化了多个对象,导致你写的单例就没起到作用

当然自然而然我们会想起加锁,通过锁来控制,所以我们将上面代码进行更改:

#! /usr/bin/env python3
# .-*- coding:utf-8 .-*-


import time
import threading
import random


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

    def __init__(self):
        i = random.randint(1, 3)
        print(i)
        time.sleep(i)

    @classmethod
    def instance(cls, *args, **kwargs):
        with Member._instance_lock:
            if not hasattr(Member, "_instance"):
                Member._instance = Member(*args, **kwargs)
        return Member._instance


def task():
    obj = Member.instance()
    print(obj)

for i in range(5):
    threading.Thread(target=task,).start()

但是上面的代码还有一个问题,就是当我们已经实例化过之后每次调用instance都会去请求锁,所以这点并不好,所以我们将这部分代码再次更改:

    @classmethod
    def instance(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(Member, "_instance"):
            with Member._instance_lock:
                if not hasattr(Member, "_instance"):
                    Member._instance = Member(*args, **kwargs)
        return Member._instance

这样就很好的实现一个可以多线程使用的单例

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