2.1.4 Python單例模式

時間  2019-11-29
標籤 2.1.4 python 模式 欄目 Python 简体版
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本節目錄

1、內容

2、角色

3、使用場景

4、優勢

5、單例模式的四種實現方式

6、單例模式的應用（會在數據庫鏈接池中用到單例模式）

7、額外補充的一種用裝飾器實現的單利模式

1、內容

保證一個類只有一個實例，並提供一個訪問它的全局訪問點sql

2、角色

單例,即只有一個類的實例數據庫

3、使用場景

當類只有一個實例並且客戶能夠從一個衆所周知的訪問點訪問它時 好比：數據庫連接、Socket建立連接安全

4、優勢

  • 對惟一實例的受控訪問
  • 對惟一實例的受控訪問

單利至關於全局變量，但防止了命名空間被污染 與單利模式功能類似的概念：全局變量、靜態變量（方法）bash

試問？爲何用單例模式，不用全局變量呢？session

  答、全局變量可能會有名稱空間的干擾，若是有重名的可能會被覆蓋多線程

5、單例模式的四種實現方式

一、文件導入的形式(經常使用)app

s1.py

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

v = Foo()
#v是Foo的實例

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

## 兩個的內存地址是同樣的
## 文件加載的時候，第一次導入後，再次導入時不會再從新加載。
複製代碼

二、基於類實現的單例模式post

## **********************單例模式：沒法支持多線程狀況**************=

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()


## ********************單例模式：支持多線程狀況****************、

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:   #爲了保證線程安全在內部加鎖
                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)


## 使用先說明，之後用單例模式，obj = Singleton.instance()
## 示例：
## obj1 = Singleton.instance()
## obj2 = Singleton.instance()
## print(obj1,obj2)
## 錯誤示例
## obj1 = Singleton()
## obj2 = Singleton()
## print(obj1,obj2)
複製代碼

三、基於__new__實現的單例模式（最經常使用)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徹底相同,能夠用id(), **, is檢測
print(id(one))
## 29097904
print(id(two))
## 29097904
print(one ** two)
## True
print(one is two)

複製代碼

四、基於metaclass(元類)實現的單例模式

""" 1.對象是類建立，建立對象時候類的__init__方法自動執行，對象()執行類的 __call__ 方法 2.類是type建立，建立類時候type的__init__方法自動執行，類() 執行type的 __call__方法(類的__new__方法,類的__init__方法) ## 第0步: 執行type的 __init__ 方法【類是type的對象】 class Foo: def __init__(self): pass def __call__(self, *args, **kwargs): pass ## 第1步: 執行type的 __call__ 方法 ## 1.1 調用 Foo類（是type的對象）的 __new__方法，用於建立對象。 ## 1.2 調用 Foo類（是type的對象）的 __init__方法，用於對對象初始化。 obj = Foo() ## 第2步：執行Foo的 __call__ 方法 obj() """

## **********=類的執行流程****************
class SingletonType(type):
    def __init__(self,*args,**kwargs):
        print(self)  #會不會打印？ #<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、對象是類建立的，建立對象時類的__init__方法會自動執行，對象（）執行類的__call__方法 二、類是type建立的，建立類時候type類的__init__方法會自動執行，類（）會先執行type的__call__方法（調用類的__new__，__init__方法） Foo 這個類是由SingletonType這個類建立的 '''
obj = Foo("hiayan")


## ************第三種方式實現單例模式****************=
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)
複製代碼

6、單例模式的應用（會在數據庫鏈接池中用到單例模式）

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,  ## 使用連接數據庫的模塊
            maxconnections=6,  ## 鏈接池容許的最大鏈接數，0和None表示不限制鏈接數
            mincached=2,  ## 初始化時，連接池中至少建立的空閒的連接，0表示不建立

            maxcached=5,  ## 連接池中最多閒置的連接，0和None不限制
            maxshared=3,
            ## 連接池中最多共享的連接數量，0和None表示所有共享。PS: 無用，由於pymysql和MySQLdb等模塊的 threadsafety都爲1，全部值不管設置爲多少，_maxcached永遠爲0，因此永遠是全部連接都共享。
            blocking=True,  ## 鏈接池中若是沒有可用鏈接後，是否阻塞等待。True，等待；False，不等待而後報錯
            maxusage=None,  ## 一個連接最多被重複使用的次數，None表示無限制
            setsession=[],  ## 開始會話前執行的命令列表。如：["set datestyle to ...", "set time zone ..."]
            ping=0,
            ## ping MySQL服務端，檢查是否服務可用。## 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()
複製代碼

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()  ## 獲取數據
    cursor.close()
    conn.close()

if __name__ ** '__main__':
    run()
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7、額外補充的一種用裝飾器實現的單例模式

#
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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