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介绍Python的单例模式

PHPz
Lepaskan: 2017-04-02 13:26:48
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总线是计算机各种功能部件或者设备之间传送数据、控制信号等信息的公共通信解决方案之一。现假设有如下场景:某中央处理器(CPU)通过某种协议总线与一个信号灯相连,信号灯有64种颜色可以设置,中央处理器上运行着三个线程,都可以对这个信号灯进行控制,并且可以独立设置该信号灯的颜色。抽象掉协议细节(用打印表示),如何实现线程对信号等的控制逻辑。
加线程锁进行控制,无疑是最先想到的方法,但各个线程对锁的控制,无疑加大了模块之间的耦合。下面,我们就用设计模式中的单例模式,来解决这个问题。
什么是单例模式?单例模式是指:保证一个类仅有一个实例,并提供一个访问它的全局访问点。具体到此例中,总线对象,就是一个单例,它仅有一个实例,各个线程对总线的访问只有一个全局访问点,即惟一的实例。
Python代码如下:

#encoding=utf8import 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, **kw):        if not hasattr(cls, '_instance'):
            orig = super(Singleton, cls)
            cls._instance = orig.new(cls, *args, **kw)        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,这里将Bus对象实例化写在了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 %d begin to run..."%i
        my_entity=VisitEntity()
        my_entity.setName("Entity_"+str(i))
        my_entity.start()
Salin selepas log masuk

运行结果如下:
Entity 0 begin to run...
Entity 1 begin to run...
Entity 2 begin to run...
Sending Signal Data... Entity_0
Sending Signal Data... Entity_1
Sending Signal Data... Entity_2
在程序运行过程中,三个线程同时运行(运行结果的前三行先很快打印出来),而后分别占用总线资源(后三行每隔3秒打印一行)。虽然看上去总线Bus被实例化了三次,但实际上在内存里只有一个实例。

单例模式

单例模式是所有设计模式中比较简单的一类,其定义如下:Ensure a class has only one instance, and provide a global point of access to it.(保证某一个类只有一个实例,而且在全局只有一个访问点)

单例模式的优点和应用

单例模式的优点:
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。
单例模式的应用举例:
1、生成全局惟一的序列号;
2、访问全局复用的惟一资源,如磁盘、总线等;
3、单个对象占用的资源过多,如数据库等;
4、系统全局统一管理,如Windows下的Task Manager;
5、网站计数器。

单例模式的缺点

1、单例模式的扩展是比较困难的;
2、赋于了单例以太多的职责,某种程度上违反单一职责原则(六大原则后面会讲到);
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”。

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