Python學習：Python設計模式-單例模式

1、單例模式存在的意義

　　在這裏的單例就是隻有一個實例（這裏的實例就像在面向對象的時候，建立了一個對象也能夠說建立了一個實例），只用一個實例進行程序設計，首先咱們能夠了解一下何時不適合使用單例模式，好比咱們須要使用類同時建立多個對象的時候，且每一個對象中封裝了不一樣的數據的時候，就不能使用單例模式，就像下面的例子

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age


zhangsan = Person('張三', 21)
lisi = Person('李四', 38)
wangwu = Person('王五', 37)　　

　　那麼何時適合使用單例模式，若是每一個對象中封裝了相同的數據，可是須要建立多個對象的時候，並且這兩個實例全部的功能是同樣的，因此咱們就可使用一個實例完成，在這裏咱們就可使用單例模式，以下

class Person:
    def __init__(self):
        self.name = '123'
        self.age = '20'

    def f1(self):
        pass

    def f2(self):
        pass


zhangsan = Person()
zhangsan.f1()

lisi = Person()
lisi.f1()

　　爲何要使用單例模式，就是爲了在封裝數據相同的狀況下，並且每一個實例可執行的方法相同的時候，沒必要建立多個對象，只須要使用一個實例，來完成多個相同實例所完成的功能，經過這種方式減小內存的使用。

2、單例模式應用的場景　　

• 須要頻繁的進行建立和銷燬的對象；
• 建立對象時耗時過多或耗費資源過多，但又常常用到的對象；
• 工具類對象；
• 頻繁訪問數據庫或文件的對象。

3、單例模式的優勢以及缺點

優勢

系統內存中該類只存在一個對象，節省了系統資源，對於一些須要頻繁建立銷燬的對象，使用單例模式能夠提升系統性能。

因爲單例模式在內存中只有一個實例，減小了內存開銷。

單例模式能夠避免對資源的多重佔用，例如一個寫文件時，因爲只有一個實例存在內存中，避免對同一個資源文件的同時寫操做。

單例模式能夠在系統設置全局的訪問點，優化和共享資源訪問。

其中使用到單例模式時，考慮較多的就是多線程的狀況下如何防止被多線程同時建立等問題。

當這個類的對象在多個地方建立的時候，使得內部的方法屢次調用，可是但願只要一個對象操做這個方法，或者不但願多個地方同時調用這個方法，須要保持這個方法的單一性質，就用單例模式。

缺點

使用單例模式，擴展很困難，若要擴展，除了修改代碼基本上沒有第二種途徑能夠實現。

4、單例模式代碼編寫

接下來咱們就模擬一個數據庫鏈接池來實現單例模式

首先咱們介紹一下數據庫鏈接池

咱們經過程序進行數據庫的操做的時候，每次都須要鏈接數據庫，可是鏈接數據庫須要消耗較多的時間，因此咱們能夠在咱們主機的內存裏維護一個數據庫鏈接池，在這個鏈接池中有若干個已經鏈接數據庫的鏈接，咱們想要鏈接數據庫的時候直接到鏈接池中取出一個鏈接便可，省去了鏈接的時間。

非單例模式

import random


class SqlConnectionPool:
    __instance = None

    def __init__(self):
        self.ip = '127.0.0.1'
        self.port = 3306
        self.pwd = '123456'
        self.username = 'jhong'
        # 去鏈接
        self.conn_list = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

    def get_connection(self):
        # 獲取鏈接
        r = random.randrange(1, 9)
        return r


# 咱們建立多個對象內存地址是同樣的，說明拿到的是同一個對象
obj = SqlConnectionPool()
print(obj)
obj1 = SqlConnectionPool()
print(obj1)
obj2 = SqlConnectionPool()
print(obj2)　　

輸出結果：

能夠發現非單例模式每次內存輸出的結果都不一樣，下面是單例模式：

import random


class SqlConnectionPool:
    __instance = None

    def __init__(self):
        self.ip = '127.0.0.1'
        self.port = 3306
        self.pwd = '123456'
        self.username = 'jhong'
        # 去鏈接
        self.conn_list = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

    @staticmethod  # 靜態方法是由類調用的
    def get_instance():
        if SqlConnectionPool.__instance:
            return SqlConnectionPool.__instance
        else:
            # 建立一個對象，並將對象賦值給靜態字段__instance
            SqlConnectionPool.__instance = SqlConnectionPool()
            return SqlConnectionPool.__instance

    # 單例模式關鍵代碼解析
    # 當第一次調用這個靜態方法的時候，判斷__instance的值是None因此執行else，而後在else中建立一個對象賦值給靜態字段__instance，而後返回這個靜態字段
    # 第二次調用這個靜態方法的時候，判斷__instance的值爲真，因此直接返回這個靜態字段，而這個靜態字段中包含的是第一次建立的對象，因此在之後調用這個方法就只會調用第一次建立的對象，這就是單例模式
    def get_connection(self):
        # 獲取鏈接
        r = random.randrange(1, 9)
        return r


# 咱們建立多個對象內存地址是同樣的，說明拿到的是同一個對象
obj = SqlConnectionPool.get_instance()
print(obj)
obj1 = SqlConnectionPool.get_instance()
print(obj1)
obj2 = SqlConnectionPool.get_instance()
print(obj2)　　

輸出結果：

以上是基於類，使用靜態字段和靜態方法實現的一個單例模式。