详解python实现线程安全的单例模式

Jennifer ·

更新时间:2024-11-10

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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()

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