python 实现线程安全的单例模式

单例模式是一种常见的设计模式，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。

比如，服务器的配置信息写在一个文件中online.conf中，客户端通过一个 Config 的类来读取配置文件的内容。如果在程序运行期间，有很多地方都需要使用配置文件的内容，那么每个调用配置文件的地方都会创建 Config的实例，这就导致系统中存在多个Config 的实例对象，在配置文件内容很多的情况下，我们就浪费了大量的内存做了同样的事。事实上，对于Config类我们在程序运行期间时只需要一个实例对象即可，这时单例模式就是最好的选择。

python的模块就是天然的单例模式，这里我们使用修饰器来实现单例模式，以下是代码实现

def Singleton(cls):
    instances = {}

    def get_instance(*args, **kw):
        if cls not in instances:
            instances[cls] = cls(*args, **kw)
        return instances[cls]

    return get_instance

代码也很简单，将类传入单例修饰器中，如果该类还未生成实例(instances中不存在该类)，那么就生成一个新的实例返回，并记录在instances中。如果已经instances中已经存在该类，那么直接返回实例instances[cls]。

那么这段代码是完美的吗？答案是否定的，这段代码不是线程安全的。要实现线程安全需要配合锁的使用，只有占有锁的线程才能继续访问单例实例，看来我们需要再写一个修饰器来实现线程安全了，以下是完整的代码实现和简单的多线程测试用例。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-

import threading


def synchronized(func):
    func.__lock__ = threading.Lock()

    def synced_func(*args, **kws):
        with func.__lock__:
            return func(*args, **kws)

    return synced_func


def Singleton(cls):
    instances = {}

    @synchronized
    def get_instance(*args, **kw):
        if cls not in instances:
            instances[cls] = cls(*args, **kw)
        return instances[cls]

    return get_instance


def worker():
    single_test = test()
    print "id----> %s" % id(single_test)


@Singleton
class test():
    a = 1

if __name__ == "__main__":
    task_list = []
    for one in range(30):
        t = threading.Thread(target=worker)
        task_list.append(t)

    for one in task_list:
        one.start()

    for one in task_list:
        one.join()