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  • python-单例模式

    源码地址:https://github.com/weilanhanf/PythonDesignPatterns

    说明:

    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。

    最常用的实例就是当一个office文档已经被打开时,通过另外一个窗口再次访问时,系统会提示已经被此文档已经被占用,只能以只读方式打开。

    实例:

    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?

    #encoding=utf8
    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, **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()

    输出结果:

    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。

    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
    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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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/welan/p/9005151.html
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