Python与设计模式--单例模式

Python与设计模式--单例模式

一、总线

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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?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。
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#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()

二、单例模式

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单例模式是所有设计模式中比较简单的一类(保证某一个类只有一个实例,而且在全局只有一个访问点)

三、单例模式的优点和应用

3.1 单例模式的优点

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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。

3.2 单例模式的应用举例

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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。

3.3 四、单例模式的缺点

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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(六大原则后面会讲到);
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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