2.1.4 Python单例模式

时间  2019-11-29
标签 2.1.4 python 模式 栏目 Python 繁體版
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本节目录

1、内容

2、角色

3、使用场景

4、优势

5、单例模式的四种实现方式

6、单例模式的应用（会在数据库链接池中用到单例模式）

7、额外补充的一种用装饰器实现的单利模式

1、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sql

2、角色

单例,即只有一个类的实例数据库

3、使用场景

当类只有一个实例并且客户能够从一个众所周知的访问点访问它时 好比：数据库连接、Socket建立连接安全

4、优势

  • 对惟一实例的受控访问
  • 对惟一实例的受控访问

单利至关于全局变量，但防止了命名空间被污染 与单利模式功能类似的概念：全局变量、静态变量（方法）bash

试问？为何用单例模式，不用全局变量呢？session

  答、全局变量可能会有名称空间的干扰，若是有重名的可能会被覆盖多线程

5、单例模式的四种实现方式

一、文件导入的形式(经常使用)app

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

## 两个的内存地址是同样的
## 文件加载的时候，第一次导入后，再次导入时不会再从新加载。
复制代码

二、基于类实现的单例模式post

## **********************单例模式：没法支持多线程状况**************=

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：支持多线程状况****************、

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，之后用单例模式，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)
复制代码

三、基于__new__实现的单例模式（最经常使用)fetch

class Singleton:
    def __new__(cls, *args, **kw):
        if not hasattr(cls, '_instance'):
            cls._instance = object.__new__(cls, *args, **kw)
        return cls._instance

one = Singleton()
two = Singleton()

two.a = 3
print(one.a)
## 3
## one和two彻底相同,能够用id(), **, is检测
print(id(one))
## 29097904
print(id(two))
## 29097904
print(one ** two)
## True
print(one is two)

复制代码

四、基于metaclass(元类)实现的单例模式

""" 1.对象是类建立，建立对象时候类的__init__方法自动执行，对象()执行类的 __call__ 方法 2.类是type建立，建立类时候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，用于建立对象。 ## 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)
''' 一、对象是类建立的，建立对象时类的__init__方法会自动执行，对象（）执行类的__call__方法 二、类是type建立的，建立类时候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这个类建立的 '''
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)
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6、单例模式的应用（会在数据库链接池中用到单例模式）

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,  ## 使用连接数据库的模块
            maxconnections=6,  ## 链接池容许的最大链接数，0和None表示不限制链接数
            mincached=2,  ## 初始化时，连接池中至少建立的空闲的连接，0表示不建立

            maxcached=5,  ## 连接池中最多闲置的连接，0和None不限制
            maxshared=3,
            ## 连接池中最多共享的连接数量，0和None表示所有共享。PS: 无用，由于pymysql和MySQLdb等模块的 threadsafety都为1，全部值不管设置为多少，_maxcached永远为0，因此永远是全部连接都共享。
            blocking=True,  ## 链接池中若是没有可用链接后，是否阻塞等待。True，等待；False，不等待而后报错
            maxusage=None,  ## 一个连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()
复制代码

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()
复制代码

7、额外补充的一种用装饰器实现的单例模式

#
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)
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