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Python设计模式——单例模式

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一、单例模式理论

单例模式:
    保证某一个类只有一个实例,而且在全局只有一个访问点
优点:
    1、由于单例模式要求在全局内只有一个实例,因而可以节省比较多的内存空间
    2、全局只有一个接入点,可以更好地进行数据同步控制,避免多重占用
    3、单例可长驻内存,减少系统开销

缺点:
    1、单例模式的扩展是比较困难的
    2、赋予了单例模式太多的职责,某种程度上违反了单一职责原则(六大设计原则之一)
    3、单例模式是并发协作软件模块中需要最先完成的,因而其不利于测试
    4、单例模式在某种情况下会导致资源瓶颈

应用场景:
    1、生成全局唯一的变量,比如序列号
    2、访问全局复用的唯一资源,如磁盘,总线等
    3、单个对象占用的资源太多,如数据库等
    4、系统全局统一管理,如windows下的任务管理器

二、对__new__的分析

# class Demo:

#     def __init__(self, name):

#         self.name = name

#

#     def show_name(self):

#         print("Name is: {}".format(self.name))

#

# if __name__ == '__main__':

#

#     d = Demo("toby")

#     d.show_name()

 

'''

引用大神的描述:

    这样便是__init__最普通的用法了。但__init__其实不是实例化一个类的时候第一个被调用的方法。

    当使用Demo("toby")这样的表达式来实例化一个类时,最先被调用的方法其实是 __new__ 方法。

    __new__ 方法是什么?

    __new__方法接受的参数虽然也是和__init__一样,但__init__是在类实例创建之后调用,而__new__方法正是创建这个类实例的方法。

'''

 

class Demo:

    def __new__(cls, name):

        print("Call __new__")

        class_instance = super(Demo, cls).__new__(cls)

        print("new创建了类实例:", class_instance) #打印一下

        return class_instance #返回Demon类的一个实例给__init__,然后利用这个实例来调用类的__init__方法

 

    def __init__(self, name): #那__init__用什么来接收__new__返回来的类实例呢?答案就是self

        print("init接收到new返回回来的类实例:", self) #打印一下这个self,也就是看一下由__new__产生的实例

        print("Call __init__")

        self.name = name

 

    def show_name(self):

        print("Name is: {}".format(self.name))

#

# if __name__ == '__main__':

#     d = Demo("toby")

#     d.show_name()

 

'''

引用大神的总结:

    所以,__init__ 和 __new__ 最主要的区别在于:

    1、__init__ 通常用于初始化一个新实例,控制这个初始化的过程,比如添加一些属性, 

    做一些额外的操作,发生在类实例被创建完以后。它是实例级别的方法。

    2、__new__ 通常用于控制生成一个新实例的过程。它是类级别的方法。

    但是说了这么多,__new__最通常的用法是什么呢,我们什么时候需要__new__?,单例模式就是一个很好的例子

'''

三、单例模式(案例1)

#coding:utf-8

import threading

import time

 

#这里使用方法__new__来实现单例模式

class Singleton(object): #抽象单例

    def __new__(cls, *args, **kwargs):

        if not hasattr(cls, "_instance"):

            orig = super(Singleton, cls)

            cls._instance = orig.__new__(cls, *args, **kwargs)

        return cls._instance

 

#总线

class Bus(Singleton):

    lock = threading.RLock()

    def sendData(self, data):

        self.lock.acquire()

        time.sleep(3)

        print("Sending Signal Data...", data)

        self.lock.release()

 

#线程对象,为更加说明单例的含义,这里讲Bus对象实例化在了run里

class VisitEntity(threading.Thread):

    my_bus = ""

    name = ""

    def getName(self):

        return self.name

    def setName(self, name):

        self.name = name

    def run(self):

        self.my_bus = Bus()

        self.my_bus.sendData(self.name)

if __name__ == '__main__':

    for i in range(3):

        print("Entity {} begin to run...".format(i))

        v = VisitEntity()

        v.setName("Toby"+str(i))

        v.start()


四、单例模式(案例2)

#使用__new__类方法来保证只有一个实例被创建出来

class OneOnly(object):

    _singleton = None

    def __new__(cls, *args, **kwargs):

        if not cls._singleton: #判断是否创建有实例,如果没有则调用super()函数来创建它

            cls._singleton = super(OneOnly, cls).__new__(cls) #构造方法__new__被调用时,会构造该类的一个新实例

        return cls._singleton

 

#定义一个普通的类,仅有初始化方法__init__

class Test:

    def __init__(self, name):

        self.name = name

 

#定义一个Demo类,并继承实现单例模式的OneOnly类

class Demo(OneOnly):

    def __init__(self, name):

        self.name = name

 

    def chage_name(self, new_name):

        self.name = new_name

 

    def show_name(self):

        print("Name is: {}".format(self.name))

 

if __name__ == '__main__':

 

    #当通过OneOnly类中的构造方法构造实例时,总是会的得到完全相同的实例,内存地址也相同

    # o1 = OneOnly()

    # o2 = OneOnly()

    # print(o1)

    # print(o2)

 

    #通过Test类创建出来的两个实例t1和t2,是两个不同的实例,内存地址也是不同的

    # t1 = Test("toby")

    # t2 = Test("ttr")

    # print(t1)

    # print(t2)

 

    #Demo类继承了实现了单例模式的OneOnly类,因此,通过Demo类实例化出来的对象都是同一个对象

    d1 = Demo("toby")

    d2 = Demo("ttr")

    d3 = Demo("laowang")

    # 通过打印可知,他们的内存地址都是一样的

    # print(d1)

    # print(d2)

 

    #发现打印出来的name都是"laowang",似乎最后创建的一个实例把前两个的给覆盖了

    d1.show_name()

    d2.show_name()

    d3.show_name()

 

    #通过实例d1修改名字后,再通过实例d3和d2来查看,果然也一起改变了。由此证明他们确实是同一个实例

    d1.chage_name("juck")

    d3.show_name()

    d2.show_name()


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