如何在python中實現單例

如何在python中實現單例？相信很多沒有經驗的人對此束手無策，為此本文總結了問題出現的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個問題。

什么是單例？

確保某一個類只有一個實例，而且自行實例化并向整個系統提供這個實例，這個類稱為單例類，單例模式是一種對象創建型模式。

那么單例模式有什么用途呢？舉個常見的單例模式例子，我們平時使用的電腦上都有一個回收站，在整個操作系統中，回收站只能有一個實例，整個系統都使用這個唯一的實例，而且回收站自行提供自己的實例，因此回收站是單例模式的應用。

裝飾器的方式

這種方式也是工作中經常用的一種，用起來也比較方便，代碼實現如下

def Singleton(cls):
 _instance = {}

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

 return _singleton

如果我們工作的一個類需要用單例就通過類似下面的方式實現即可：

@Singleton
class A(object):

 def __init__(self, x):
  self.x = x

我個人還是挺喜歡這種方式的

類的方式實現

這里其實有一些問題就需要注意了，先看一下可能出現的錯誤代碼

class Member(object):

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

乍一看這個類好像已經實現了單例，但是這里有一個潛在的問題，就是如果是多線程的情況，這樣寫就會有問題了，尤其是在當前類的初始化對象里有一些耗時操作時候

例如下面代碼：

#! /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()

這段代碼的執行結果會出現實例化了多個對象，導致你寫的單例就沒起到作用

當然自然而然我們會想起加鎖，通過鎖來控制，所以我們將上面代碼進行更改：

#! /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()

但是上面的代碼還有一個問題，就是當我們已經實例化過之后每次調用instance都會去請求鎖，所以這點并不好，所以我們將這部分代碼再次更改：

@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

看完上述內容，你們掌握如何在python中實現單例的方法了嗎？如果還想學到更多技能或想了解更多相關內容，歡迎關注億速云行業資訊頻道，感謝各位的閱讀！