单例模式

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发布于: 2020 年 07 月 16 日

前言单例模式应该是所有接触的设计模式初学者第一个听过的设计模式，这个模式应该是所有设计模式中最简单的一个模式了。值得注意的是，许多开发者将单例模式视为一种反模式,因此单例模式在 Python 中的使用频率现在越来越少了。<br />
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反模式（英文：Anti-patterns或pitfalls）, 是指用来解决问题的带有共同性的不良方法。它们已经经过研究并分类，以防止日后重蹈覆辙，并能在研发尚未投产时辨认出来。软件开发中公认的反模式
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意图保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全剧访问点。
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UML 图简单看一下单例模式的 UML 图
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应用场景单例模式最常使用的场景就是连接数据库以及日志等等，单例模式使用的场景通常有以下几个特点
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需要频繁实例化然后销毁的对象。 
创建对象时耗时过多或者耗资源过多，但又经常用到的对象。 
有状态的工具类对象。 
频繁访问数据库或文件的对象。 
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代码接下来让我们通过代码实现一个单例模式
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简单单例模式
class SingletonMeta(type):
    _instances = {}
    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if cls not in cls._instances:
            instance = super().__call__(*args, **kwargs)
            cls._instances[cls] = instance
        return cls._instances[cls]
class Singleton(metaclass=SingletonMeta):
    def some_action(self):
        pass
if __name__ == "__main__":
    s1 = Singleton()
    s2 = Singleton()
    if id(s1) == id(s2):
        print("Singleton works")
    else:
        print("Singleton failed")
看一下输出：
Singleton works
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线程安全单例模式上面的单例模式可能会在多线程环境中出错，所以为了解决这个问题，我们将单例模式再升级一下<br />
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from threading import Lock, Thread
class SingletonMeta(type):
    _instances = {}
    _lock: Lock = Lock()
    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        with cls._lock:
            if cls not in cls._instances:
                instance = super().__call__(*args, **kwargs)
                cls._instances[cls] = instance
        return cls._instances[cls]
class Singleton(metaclass=SingletonMeta):
    value: str = None
    def __init__(self, value: str) -> None:
        self.value = value
    def some_action(self):
        pass
def test_singleton(value: str) -> None:
    singleton = Singleton(value)
    print(singleton.value)
if __name__ == "__main__":
    # 由于是单例模式，预期两个线程输出的结果应该一样，都是第一个 FOO
    process1 = Thread(target=test_singleton, args=("FOO",))
    process2 = Thread(target=test_singleton, args=("BAR",))
    process1.start()
    process2.start()
看一下输出结果：
FOO
FOO
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总结﻿
单例模式优缺点优点﻿
 你可以保证一个类只有一个实例。
 你获得了一个指向该实例的全局访问节点。
仅在首次请求单例对象时对其进行初始化。
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缺点﻿
违反了单一职责原则。
单例模式可能掩盖不良设计， 可能会隐藏类之间的依赖关系。
 该模式在多线程环境下需要进行特殊处理， 避免多个线程多次创建单例对象。
单例的客户端代码单元测试可能会比较困难， 因为许多测试框架以基于继承的方式创建模拟对象。 由于单例类的构造函数是私有的， 而且绝大部分语言无法重写静态方法。
单例不支持有参数的构造函数，比如我们创建一个连接池的单例对象，我们没法通过参数来指定连接池的大小。
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发布于: 2020 年 07 月 16 日阅读数: 51

原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/44036463cdf900bc81417684e】。文章转载请联系作者。

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