Java设计模式之单件模式深入讲解

目录

• 定义
• Java单件模式
• 经典单件模式的实现
• 多线程单件模式的实现
• 急切创建实例
• 双重检查加锁
• Python单件模式
• 模块实现
• new关键字实现
• 装饰器实现
• 函数装饰器
• 类装饰器

定义

单件模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点

Java单件模式

经典单件模式的实现

public class Singleton{
	private static Singleton uniqueInstance; // 利用一个静态变量来记录Singleton类的唯一实例
	private Singleton(){} // 把构造器声明为私有的，只有自Singleton类内才可以调用构造器
	// 用getInstance()方法实例化对象，并返回这个实例
	public static Singleton getInstance(){
		if (uniqueInstance == null){
			uniqueInstance = new Singleton();
		}
		return uniqueInstance;
	}
}

在多线程中以上代码会生成多个实例，所以需要我们对代码进行改进

多线程单件模式的实现

public  class Singleton{
	private static Singleton uniqueInstance;

	private Singleton(){}

	public static synchronized Singleton getInstance(){
		if(uniqueInstance == null){
			uniqueInstance = new Singleton();
		}
		return uniqueInstance;
	}
}

通过增加synchronized关键字到getInstance()方法中，我们迫使每个线程在进入这个方法之前，要先等候别的线程离开该方法。也就是说，不会有两个线程可以同时进入这个方法。

急切创建实例

public class Singleton{
	// 在静态初始化器（static initializai）中创建单件。这样可以保证线程安全（thread sate）
	private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();

	private static Singleton getInstance(){
		return uniqueInstance;
	}

}

在JVM在加载这个类时马上创建此唯一的单件实例。JVM保证在任何线程访问uniqueInstance静态变量之前，一定创建此实例。

双重检查加锁

会有两次检查实例是否存在，若不存在则创建实例，若存在则返回

public class Singlenton{
	// volatile关键词：当uniqueInstance变量被初始化成Singleton实例时，多个线程正确地处理uniqueInstance变量
	private volatile static Singleton uniqueInstance();

	private Singleton(){}

	public static Singleton getInstance(){
		// 检查实例，如果不存在，就进入同步区块
		if(uniqueInstance == null){
			// 进入区块后，再检查一次。如果仍是null，才创建实例
			synchronized (Singleton.class){
				if(uniqueInstance == null){
					uniqueInstance = new Singleton();
				}
			}
		}
		return uniqueInstance;
	}
}

Python单件模式

模块实现

Python 的模块就是天然的单件模式，在模块第一次被导入时，会生成.pyc文件，之后再次导入时，就会直接加载之前生成的.pyc文件，不会再次执行模块代码
先创建一个Singleton文件

class Singleton:
	def getSingleton:
		pass
singleton = Singleton()

在其他文件中导入这个模块，这个类的地址是唯一的

new关键字实现

当实例化一个对象时，先调用类的__new__方法 ，默认调用的是父类Object.__new__方法，实例化对象。然后再调用类的__init__方法进行属性的初始化。
我们可以再__new__方法内加一个判断，若实例存在，则不实例化，若不存在，则实例化。

class Singleton(object):
    _instance = None
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if cls._instance is None:
            cls._instance = object.__new__(cls, *args, **kwargs)
        return cls._instance
    def __init__(self):
        pass

装饰器实现

通过装饰器来实现单件模式

函数装饰器

def singleton(cls):
	# 创建一个私有变量，类型为字典，用来存放类地址的
    _instance = {}

    def inner():
    	# 如果类不存在
        if cls not in _instance:
        	# 实例化一个类并存放在字典里
            _instance[cls] = cls()
        return _instance[cls]
    return inner

@singleton
class ClassName(object):
    def __init__(self):
        pass

类装饰器

class Singleton(object):
    def __init__(self, cls):
        self._cls = cls # 接受类名
        self._instance = {} # 存放类地址
    def __call__(self):
        if self._cls not in self._instance:
        	# 实例化类并存放在字典内
            self._instance[self._cls] = self._cls()
        return self._instance[self._cls]

@Singleton
class ClassName(object):
    def __init__(self):
        pass

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