单例模式 Singleton

定义

• 一个类有且只有一个实例，并提供一个访问该实例的全局访问点，实现共享资源的访问控制

适用场景

当一个对象的生产需要比较多的资源时，如读取配置，产生其他依赖对象时，可以通过在应用启动时，直接产生一个单例对象，然后永久驻留内存的方式解决。

• 生成全局唯一变量（UUID）
• 访问全局复用的唯一资源（总线，磁盘）、系统全局统一管理（任务管理器）、操作系统中的文件系统
• 应用程序中的日志应用，配置文件读取器
• 网站应用中的计数器、数据库连接池

优缺点

• 优点：

  • 只有一个实例，所以可以节省内存空间，实例可以永驻内存空间，减少系统资源开销
  • 全局只有一个访问点，有利于更好的进行数据同步控制，避免多重占用

• 缺点：

  • 单例违反了开闭原则，对于扩展比较麻烦
  • 单例违反了职责单一原则，被赋予了太多的职责，无法将对象的定义和创建隔离开来
  • 单例在并发协作项目中需要最先完成，不利于测试
  • 使用单例太多，可能导致资源瓶颈

Python实现

• 饿汉式单例模式(线程安全，效率高，但是无法延时加载)

  
  #!/usr/bin/env python3
  # -*- coding=utf-8 -*-
  
  
  class SingletonDemo1:
      def __new__(cls, *args, **kwargs):
          if not hasattr(cls, 'instance'):
              cls.instance = super().__new__()
          return cls.instance
    
  s = SingletonDemo1()
  print("Object created", s)
    
  s1 = SingletonDemo1()
  print("Ohject created", s)
      
  

  • 结果：

  
  /home/tiven/python/designpatterns/venv/bin/python /home/tiven/python/designpatterns/src/creationalpatterns/singleton/singletonDemo1.py
  Object created <__main__.SingletonDemo1 object at 0x7f392eb5b9e8>
  Object created <__main__.SingletonDemo1 object at 0x7f392eb5b9e8>
  
  Process finished with exit code 0
  
  

• 懒汉式单例模式(线程安全，效率低，可以延时加载)

  
  #!/usr/bin/env python3
  # -*- coding=utf-8 -*-
  
  
  class SingletonDemo2:
  
      instance = None
  
      def __init__(self):
          if SingletonDemo2.instance:
              print("Instance already created:")
              self.getInstance()
          else:
              print("__init__ method called...")
  
      @classmethod
      def getInstance(cls):
          if not cls.instance:
              cls.instance = SingletonDemo2()
          return cls.instance
  
  
  if __name__ == '__main__':
      s1 = SingletonDemo2()
      s1.getInstance()
      print("Object created", s1.getInstance())
      print("Object created", s1)
      s2 = SingletonDemo2()
      s2.getInstance()
      print("Object created", s2.getInstance())
      print("Object created", s2)
  
  

  • 结果：

  
  /home/tiven/python/designpatterns/venv/bin/python /home/tiven/python/designpatterns/src/creationalpatterns/singleton/singletonDemo2.py
  __init__ method called...
  __init__ method called...
  Object created <__main__.SingletonDemo2 object at 0x7f81155c9c50>
  Object created <__main__.SingletonDemo2 object at 0x7f81155c9c18>
  Instance already created:
  Object created <__main__.SingletonDemo2 object at 0x7f81155c9c50>
  Object created <__main__.SingletonDemo2 object at 0x7f81155c9cf8>
  
  Process finished with exit code 0