装饰器和单例模式

　　一、装饰器

　　装饰器本质就是一个python函数，它可以让其他函数在不需要做任何代码变动的前提下，增加额外的功能，装饰器的返回值也是一个函数对象。装饰器的应用场景：插入日志，性能测试，事务处理，缓存等场景

　　二、装饰器的形成过程

　　现在有个需求，想让你测试这个函数的执行时间，在不改变这个函数的情况下。

　　1，简单版装饰器

import time
def fun():
    time.sleep(2)
    print('你好啊')

def test(f):
    def inner():
        start_time=time.time()
        f()
        end_time=time.time()
        print(end_time-start_time)
    return inner
fun=test(fun)          #这个版本的虽然可以实现任何功能的测试，但每次函数执行前都得写上这一句很是麻烦
fun()

　　2，语法糖

import time
def fun():
    time.sleep(2)
    print('你好啊')

def test(f):
    def inner():
        start_time=time.time()
        f()
        end_time=time.time()
        print(end_time-start_time)
    return inner
@test           #相当于fun=test(fun)，只是里面封装好了的，以后测试函数就不用写fun=test(fun),只需要在定义函数上面写上@test就行
fun()

　　上面的装饰器装饰的函数都没有参数，下面装饰一个带参数的装饰器。

　　3，装饰带参数的函数

import time
def test(f):
    def inner(*args,**kwargs):
        start_time=time.time()
        f(*args,**kwargs)
        end_time=time.time()
        print(end_time-start_time)
    return inner
@test
def fun():
    time.sleep(2)
    print('你好啊')

　　4，装饰带参数和有返回值的函数

import time
def test(f):
    def inner(*args,**kwargs):
        start_time=time.time()
        res=f(*args,**kwargs)
        end_time=time.time()
        print(end_time-start_time)
        return res
    return inner
@test
def fun1(a,s,d,f):
    return a+s+d+f

 　　对于上面的装饰器来说，如果我要看函数的信息，比如fun.__doc__查看函数注释的方法，fun.__name__查看函数名，由于加上装饰器后fun=inner，所以结果会有错误。下面解决

　　5，可以查看函数信息的装饰器

import time
from functools import wraps
def test(f):
    @wraps(f)
    def inner(*args,**kwargs):
        start_time=time.time()
        res=f(*args,**kwargs)
        end_time=time.time()
        print(end_time-start_time)
        return res
    return inner
@test
def fun1(a,s,d,f):
    return a+s+d+f

　　三、装饰器主要功能和固定结构

　　1，固定写法

def timer(func):
    def inner(*args,**kwargs):
        '''执行函数之前要做的'''
        re = func(*args,**kwargs)
        '''执行函数之后要做的'''
        return re
    return inner

　　2，可以查看函数信息的

from functools import wraps

def deco(func):
    @wraps(func) #加在最内层函数正上方
    def wrapper(*args,**kwargs):
        return func(*args,**kwargs)
    return wrapper

　　四、带参数的装饰器（是装饰器袋参数）

　　比如说之前要求你为10个函数加上装饰，你得在每个函数上面写上@；一个月之后，不需要装饰器了，你又要把每个函数上的@给去掉；没过多久又让你加上装饰器；反复添加，反复删除，这可是10万个函数，很庞大的工程。其实现在给装饰器加一个参数，很轻松就解决问题。

import time
def outer(flg):
    def test(f):
        def inner(*args,**kwargs):
            if flg:
                start_time=time.time()
            res=f(*args,**kwargs)
            if flg:
                end_time=time.time()
                print(end_time-start_time)
            return res
        return inner
    return test
flg=True       #flg为True时加上装饰器，为False时不加装饰器
@outer(flg)
def fun1(a,s,d,f):
    return a+s+d+f
r=fun1(2,3,4,5)
print(r)

　　五、多个装饰器装饰一个函数

def wrapper1(func):  func=f
    def inner1():
        print('wrapper1 ,before func')
        func()
        print('wrapper1 ,after func')
    return inner1

def wrapper2(func):  func=inner1
    def inner2():
        print('wrapper2 ,before func')
        func()
        print('wrapper2 ,after func')
    return inner2

@wrapper2     #f=wrapper2(f),现在后面的f已经变为inner1，f=inner2
@wrapper1     #f=wrapper1(f),f=inner1
def f():
    print('in f')

f()      #此时f为inner2
所以结果为：
wrapper2，before func
wrapper1，before func
in f
wrapper1，after func
wrapper2，after func

　　六、单例模式

　　单例模式就是一个类只能产生一个对象，就算产生多个对象，多个对象都是指向同一地址

　　方法一：用__new__

class Person:
    __status=None
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not Person.__status:
            Person.__status=object.__new__(Person)
        return Person.__status
ob1=Person()
ob2=Person()
print(ob1)
print(ob2)

 　　方法二：使用模块

　　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，我们只需要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。如果我们真的想要一个单例类，可以如下：

　　mysingleton.py

class Singleton(object):
    def foo(self):
        pass
singleton = Singleton()

　　要使用时，直接在其他文件中导入此文件中的对象，这个对象就是一个单例模式的对象

from mysingleton.py import singleton

　　方法三：使用装饰器

def Singleton(cls):
    _instance = {}

    def _singleton(*args, **kargs):
        if cls not in _instance:
            _instance[cls] = cls(*args, **kargs)
        return _instance[cls]

    return _singleton


@Singleton
class A(object):
    a = 1

    def __init__(self, x=0):
        self.x = x


a1 = A(2)
a2 = A(3)     #后面不管你给的参数是多少，都不会再执行了，只会把a1对象返回给他

　　方法四：使用类

class Singleton(object):

    def __init__(self):
        pass

    @classmethod
    def instance(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(Singleton, "_instance"):
            Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs)
        return Singleton._instance

　　这种情况下，含有io的多线程就会有问题，当前面的对象还没创建成功，后面的线程就开始，not hasattr(Singleton,'_instance')也为真，所以，第二个线程也会重新创建一个对象，从而就不是一个对象，就不是单例模式。解决办法是加锁。加锁的部分串行执行，没加锁部分并发执行。

import time
import threading
class Singleton(object):
    _instance_lock = threading.Lock()

    def __init__(self):
        time.sleep(1)

    @classmethod
    def instance(cls, *args, **kwargs):
        with Singleton._instance_lock:
            if not hasattr(Singleton, "_instance"):
                Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs)
        return Singleton._instance


def task(arg):
    obj = Singleton.instance()
    print(obj)
for i in range(10):
    t = threading.Thread(target=task,args=[i,])
    t.start()
time.sleep(20)
obj = Singleton.instance()
print(obj)

　　方法五：基于metaclass方式实现

　　相关知识：

"""
1.类由type创建，创建类时，type的__init__方法自动执行，类() 执行type的 __call__方法(类的__new__方法,类的__init__方法)
2.对象由类创建，创建对象时，类的__init__方法自动执行，对象()执行类的 __call__ 方法
"""

class Foo:
    def __init__(self):
        pass

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        pass

obj = Foo()
# 执行type的 __call__ 方法，调用 Foo类（是type的对象）的 __new__方法，用于创建对象，然后调用 Foo类（是type的对象）的 __init__方法，用于对对象初始化。

obj()    # 执行Foo的 __call__ 方法    

　　元类的使用：

class SingletonType(type):
    def __init__(self,*args,**kwargs):
        super(SingletonType,self).__init__(*args,**kwargs)

    def __call__(cls, *args, **kwargs): # 这里的cls，即Foo类
        print('cls',cls)
        obj = cls.__new__(cls,*args, **kwargs)
        cls.__init__(obj,*args, **kwargs) # Foo.__init__(obj)
        return obj

class Foo(metaclass=SingletonType): # 指定创建Foo的type为SingletonType
    def __init__(self，name):
        self.name = name
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        return object.__new__(cls)

obj = Foo('xx')

　　实现单例模式：

import threading

class SingletonType(type):
    _instance_lock = threading.Lock()
    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(cls, "_instance"):
            with SingletonType._instance_lock:
                if not hasattr(cls, "_instance"):
                    cls._instance = super(SingletonType,cls).__call__(*args, **kwargs)
        return cls._instance

class Foo(metaclass=SingletonType):
    def __init__(self,name):
        self.name = name


obj1 = Foo('name')
obj2 = Foo('name')
print(obj1,obj2)