[设计模式]创建型模式-单例模式

前言

单例模式是最简单的一种模式。在Go中，单例模式指的是全局只有一个实例，并且它负责创建自己的对象。单例模式有减少内存和系统资源开销、防止多个实例产生冲突等优点。

因为单例模式保证了实例的全局唯一性，并且只被初始化一次，所以比较适合全局共享一个实例，且只需要被初始化一次的场景，例如数据库实例、全局配置、全局任务池等。

单例模式又分为饿汉方式和懒汉方式。饿汉方式是指全局的单例实例在包被加载时创建，而懒汉方式指全局的单例实例在第一次被使用时创建。其中懒汉方式是开源项目中使用最多的方式。

示例代码

Go

懒汉方式的缺点是非并发安全，实际使用中一般加锁，或者使用sync.Once

package singleton  
  
import "sync"  
  
type Singleton interface {  
    foo()  
}  
  
type singleton struct{}  
  
func (s singleton) foo() {}  
  
var (  
    instance *singleton  
    once     sync.Once  
)  
  
func GetInstance() Singleton {  
    once.Do(func() {  
       instance = &singleton{}  
    })  
  
    return instance  
}

单元测试

package singleton  
  
import (  
    "sync"  
    "testing")  
  
const parCount = 100  
  
func TestSingleton(t *testing.T) {  
    ins1 := GetInstance()  
    ins2 := GetInstance()  
    if ins1 != ins2 {  
       t.Fatal("instance is not equal")  
    }  
}  
  
func TestParallelSingleton(t *testing.T) {  
    start := make(chan struct{})  
    wg := sync.WaitGroup{}  
    wg.Add(parCount)  
  
    instance := [parCount]Singleton{}  
    for i := 0; i < parCount; i++ {  
       go func(index int) {  
          <-start  
          instance[index] = GetInstance()  
          wg.Done()  
       }(i)  
    }  
    close(start)  
    wg.Wait()  
    for i := 1; i < parCount; i++ {  
       if instance[i] != instance[i-1] {  
          t.Fatal("instance is not equal")  
       }  
    }  
}

Python

python的包是天然的单例模式，只要放到单独的包中，import时就是引用的单例。

如果要在一个包内使用设计模式，也有以下几种方式。

使用函数装饰器实现单例

def singleton(cls):  
    _instance = {}  
  
    def inner():  
        if cls not in _instance:  
            _instance[cls] = cls()  
        return _instance[cls]  
  
    return inner  
  
  
@singleton  
class MyCls:  
    def __init__(self):  
        pass  
  
  
if __name__ == "__main__":  
    a = MyCls()  
    b = MyCls()  
    print(id(a) == id(b))  # 输出结果应为 True

使用类装饰器实现单例

class Singleton:  
    def __init__(self, cls):  
        self._cls = cls  
        self._instance = {}  
  
    def __call__(self):  
        if self._cls not in self._instance:  
            self._instance[self._cls] = self._cls()  
        return self._instance[self._cls]  
  
  
@Singleton  
class MyCls:  
    def __init__(self):  
        pass  
  
  
if __name__ == "__main__":  
    a = MyCls()  
    b = MyCls()  
    print(id(a) == id(b))  # 输出结果应该是True

参考

• 知乎 – Crossin – Python单例模式的N种实现