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如何在Python中实现单例模式,是面试编码环节时比较常见的题目了,这里我们介绍四种实现方式。
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1.使用装饰器
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2.使用基类
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3.使用元类
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4.使用模块
◆ 定义
单例模式(Singleton Pattern)是一种常用的软件设计模式,该模式的主要目的是确保某一个类只有一个实例存在。当你希望在整个系统中某个类只能出现一个实例时,单例对象就能派上用场。
应用场景:
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1. 网站的计数器:程序内一般采用单例模式,否则难以同步
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2. Web应用的配置对象的读取:配置文件是共享资源
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3. 多线程的线程池:一般也是采用单例模式
1. 装饰器模式
使用装饰器来实现单例模式也是python的经典面试题,可以一道简单的题目同时考察装饰器的理解和单例的实现。
装饰器(decorator)可以动态地修改一个类或函数的功能。这里,我们也可以使用装饰器来装饰某个类,使其只能生成一个实例
def singleton(cls, *args, **kw): instances = {} def _singleton(): if cls not in instances: instances[cls] = cls(*args, **kw) return instances[cls] return _singleton@singletonclass MyClass4(object): a = 1 def __init__(self, x=0): self.x = xone = MyClass4()two = MyClass4()two.a = 3print one.a
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优点:相比多重继承来说,使用装饰器会更加直观,更pythonic,更elegant的方法
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缺点:当你实例化Myclass的时候,得到的其实是singleton对象,是一个方法,而不是类,所以没办法使用类的本身的属性
2.使用基类
class Singleton(object): _instance = None def __new__(class_, *args, **kwargs): if not isinstance(class_._instance, class_): class_._instance = object.__new__(class_, *args, **kwargs) return class_._instanceclass MyClass(Singleton, BaseClass): pass
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优点:一个真正的类
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缺点:多重继承,new可能会被重写。
3. 使用元类
元类(metaclass)可以控制类的创建过程,它主要做三件事:
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拦截类的创建
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修改类的定义
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返回修改后的类
class Singleton(type): _instances = {} def __call__(cls, *args, **kwargs): if cls not in cls._instances: cls._instances[cls] = super(Singleton, cls).__call__(*args, **kwargs) return cls._instances[cls]#Python2class MyClass(BaseClass): __metaclass__ = Singleton#Python3class MyClass(BaseClass, metaclass=Singleton): pass
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优点:是一个真正的类,自动覆盖继承,合理使用了metaclass
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缺点:暂无
4. 使用模块
其实Python的模块就是天然的单例模式,因为模块在第一次导入时,会生成 .pyc 文件,当第二次导入时,就会直接加载 .pyc 文件,而不会再次执行模块代码。
因此,我们只需把相关的函数和数据定义在一个模块中,就可以获得一个单例对象了。
class MySingleton(object): def foo(self): passmySingleton = MySingleton()# 将上面的代码保存在文件 mysingleton.py 中,然后这样使用:from mysingleton import mySingletonmySingleton.foo()
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优点:方便,简单
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缺点:有人说在python中实现单例模式到底有没有意义,module本身就是单例导入,在一些场景下考虑单例其实是没有必要的....
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