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싱글톤 패턴에서 다양한 언어로 다양한 구현

coldplay.xixi
풀어 주다: 2020-10-14 17:37:20
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오늘의 python 동영상 튜토리얼 칼럼에서는 싱글턴 패턴에서 다양한 언어의 다양한 구현을 소개합니다.

싱글톤 패턴에서 다양한 언어로 다양한 구현

머리말

얼마 전 Python을 사용하여 비즈니스를 구현하던 중, 정확히 말하면 의 일반인들이 쉽게 발견할 수 있는 함정을 발견했습니다. Python을 밟으세요. Python 实现业务的时候发现一个坑,准确的来说是对于 Python 门外汉容易踩的坑;

大概代码如下:

class Mom(object):
    name = ''
    sons = []if __name__ == '__main__':
    m1 = Mom()
    m1.name = 'm1'
    m1.sons.append(['s1', 's2'])    print '{} sons={}'.format(m1.name, m1.sons)

    m2 = Mom()
    m2.name = 'm2'
    m2.sons.append(['s3', 's4'])    print '{} sons={}'.format(m2.name, m2.sons)复制代码
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首先定义了一个 Mom 的类,它包含了一个字符串类型的 name 与列表类型的 sons 属性;

在使用时首先创建了该类的一个实例 m1 并往 sons 中写入一个列表数据;紧接着又创建了一个实例 m2 ,也往 sons 中写入了另一个列表数据。

如果是一个 Javaer 很少写 Python 看到这样的代码首先想到的输出应该是:

m1 sons=[['s1', 's2']]
m2 sons=[['s3', 's4']]复制代码
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但其实最终的输出结果是:

m1 sons=[['s1', 's2']]
m2 sons=[['s1', 's2'], ['s3', 's4']]复制代码
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如果想要达到期望值需要稍微修改一下:

class Mom(object):
    name = ''

    def __init__(self):
        self.sons = []复制代码
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只需要修改类的定义就可以了,我相信即使没有 Python 相关经验对比这两个代码应该也能猜到原因:

Python 中如果需要将变量作为实例变量(也就是每个我们期望的输出)时,需要将变量定义到构造函数中,通过 self 访问。

如果只放在类中,和 Java 中的 static 静态变量效果类似;这些数据由类共享,也就能解释为什么会出现第一种情况,因为其中的 sons 是由 Mom 类共享,所以每次都会累加。

Python 单例

既然 Python 可以通过类变量达到变量在同一个类中共享的效果,那是否可以实现单例模式呢?

可以利用 Pythonmetaclass 的特性,动态的控制类的创建。

class Singleton(type):
    _instances = {}    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if cls not in cls._instances:
            cls._instances[cls] = super(Singleton, cls).__call__(*args, **kwargs)        return cls._instances[cls]复制代码
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首先创建一个 Singleton 的基类,然后我们在我们需要实现单例的类中将其作为 metaclass

class MySQLDriver:
    __metaclass__ = Singleton    def __init__(self):
        print 'MySQLDriver init.....'复制代码
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这样Singleton 就可以控制 MySQLDriver 这个类的创建了;其实在 Singleton 中的 __call__ 可以很容易理解这个单例创建的过程:

  • 定义一个私有的类属性 _instances 的字典(也就是 Java 中的 map)可以做到在整个类中共享,无论创建多少个实例。
  • 当我们自定义类使用了 __metaclass__ = Singleton 后,便可以控制自定义类的创建了;如果已经创建了实例,那就直接从 _instances 取出对象返回,不然就创建一个实例并写回到 _instances ,有点 Spring 容器的感觉。
if __name__ == '__main__':
    m1 = MySQLDriver()
    m2 = MySQLDriver()
    m3 = MySQLDriver()
    m4 = MySQLDriver()    print m1    print m2    print m3    print m4

MySQLDriver init.....
<__main__.MySQLDriver object at 0x10d848790>
<__main__.MySQLDriver object at 0x10d848790>
<__main__.MySQLDriver object at 0x10d848790>
<__main__.MySQLDriver object at 0x10d848790>复制代码
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最后我们通过实验结果可以看到单例创建成功。

Go 单例

由于最近团队中有部分业务开始在用 go ,所以也想看看在 go 中如何实现单例。

type MySQLDriver struct {
    username string}复制代码
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在这样一个简单的结构体(可以简单理解为 Java 中的 class)中是没法类似于 PythonJava 一样可以声明类共享变量的;go 语言中不存在 static 的概念。

但我们可以在包中声明一个全局变量来达到同样的效果:

import "fmt"type MySQLDriver struct {
    username string}var mySQLDriver *MySQLDriverfunc GetDriver() *MySQLDriver {    if mySQLDriver == nil {
        mySQLDriver = &MySQLDriver{}
    }    return mySQLDriver
}复制代码
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这样在使用时:

func main() {
    driver := GetDriver()
    driver.username = "cj"
    fmt.Println(driver.username)

    driver2 := GetDriver()
    fmt.Println(driver2.username)

}复制代码
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就不需要直接构造 MySQLDriver  ,而是通过GetDriver() 函数来获取,通过 debug 也能看到 driverdriver1 引用的是同一个内存地址。

싱글톤 패턴에서 다양한 언어로 다양한 구현

这样的实现常规情况是没有什么问题的,机智的朋友一定能想到和 Java 一样,一旦并发访问就没那么简单了。

go 中,如果有多个 goroutine 同时访问GetDriver() ,那大概率会创建多个 MySQLDriver 实例。

这里说的没那么简单其实是相对于 Java 来说的,go 语言中提供了简单的 api 便可实现临界资源的访问。

var lock sync.Mutexfunc GetDriver() *MySQLDriver {
    lock.Lock()    defer lock.Unlock()    if mySQLDriver == nil {
        fmt.Println("create instance......")
        mySQLDriver = &MySQLDriver{}
    }    return mySQLDriver
}func main() {    for i := 0; i < 100; i++ {        go GetDriver()
    }

    time.Sleep(2000 * time.Millisecond)
}复制代码
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稍加改造上文的代码,加入了

lock.Lock()defer lock.Unlock()复制代码
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代码就能简单的控制临界资源的访问,即便我们开启了100个协程并发执行,mySQLDriver

대략적인 코드는 다음과 같습니다. 🎜
mySQLDriver = &MySQLDriver{}复制代码
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🎜먼저 문자열 유형 name과 목록이 포함된 Mom 클래스를 정의합니다. type sons Attribute; 🎜🎜이를 사용하면 먼저 이 클래스 m1의 인스턴스를 만들고 sons에 목록 데이터를 씁니다. 또 다른 인스턴스 m2를 생성하고 sons에 또 다른 목록 데이터를 씁니다. 🎜🎜당신이 Javaer이고 Python을 거의 작성하지 않는다면, 그러한 코드를 볼 때 가장 먼저 떠오르는 출력은 다음과 같습니다: 🎜
public class Singleton {    private Singleton() {}   private volatile static Singleton instance = null;   public static Singleton getInstance() {        if (instance == null) {     
         synchronized (Singleton.class){           if (instance == null) {    
             instance = new Singleton();
               }
            }
         }        return instance;
    }
}复制代码
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🎜그러나 실제로 최종 출력은 결과는 다음과 같습니다. 🎜
func GetDriver() *MySQLDriver {    if mySQLDriver == nil {
        lock.Lock()        defer lock.Unlock()        if mySQLDriver == nil {
            fmt.Println("create instance......")
            mySQLDriver = &MySQLDriver{}
        }
    }    return mySQLDriver
}复制代码
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🎜 예상한 값을 얻으려면 약간 수정해야 합니다. 🎜
var once sync.Oncefunc GetDriver() *MySQLDriver {
    once.Do(func() {        if mySQLDriver == nil {
            fmt.Println("create instance......")
            mySQLDriver = &MySQLDriver{}
        }
    })    return mySQLDriver
}复制代码
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🎜 Python이 없어도 클래스 정의만 수정하면 됩니다. > 관련된 경험을 통해 다음 두 코드를 비교하면 그 이유를 추측할 수 있습니다. 🎜 🎜Python에서 변수를 인스턴스 변수로 사용해야 하는 경우(즉, 우리가 기대하는 각 출력) 생성자에서 변수를 정의하고 self를 통해 변수에 액세스합니다. 🎜🎜클래스에만 배치하는 경우 효과는 Javastatic 정적 변수와 유사합니다. 이러한 데이터는 클래스에서 공유되므로 첫 번째 상황이 발생하는 이유를 설명할 수 있습니다. 발생합니다. sonsMom 클래스에서 공유되므로 매번 누적됩니다. 🎜

Python 싱글턴🎜🎜Python은 클래스 변수를 통해 동일한 클래스에서 변수를 공유하는 효과를 얻을 수 있는데, 싱글턴 모드를 구현할 수 있나요? 🎜🎜 Python메타클래스 기능을 사용하여 클래스 생성을 동적으로 제어할 수 있습니다. 🎜rrreee🎜먼저 싱글톤의 기본 클래스를 만든 다음 이를 싱글톤을 구현해야 하는 클래스에서 메타클래스로 사용합니다. 🎜rrreee🎜이런 식으로 Singletoncode>은 MySQLDriver 클래스 생성을 제어할 수 있으며 실제로 Singleton__call__은 프로세스를 쉽게 이해할 수 있습니다. 이 싱글턴 생성: 🎜
  • 개인 클래스 속성 _instances(즉, Javamap) 사전을 정의하여 달성합니다. 생성된 인스턴스 수에 관계없이 클래스 내의 전체 Shared입니다.
  • 사용자 정의 클래스가 __metaclass__ = Singleton을 사용하는 경우 인스턴스가 생성된 경우 _instances 에서 직접 사용자 정의 클래스 생성을 제어할 수 있습니다. > 객체를 꺼내서 반환합니다. 그렇지 않으면 인스턴스를 만들고 _instances에 다시 씁니다. 이는 Spring 컨테이너와 약간 비슷합니다.
rrreee🎜마지막으로 실험 결과를 통해 싱글톤이 성공적으로 생성되었음을 확인할 수 있습니다. 🎜

Go 싱글턴🎜🎜최근 팀 내 일부 비즈니스에서 go를 사용하기 시작했기 때문에 go .NET에서 싱글톤을 구현하는 방법 🎜rrreee🎜이렇게 간단한 구조(<code>Java에서는 간단히 class로 이해될 수 있음)에서는 Python 및 Java는 클래스 공유 변수를 선언할 수도 있습니다. static 개념은 go 언어에 존재하지 않습니다. 🎜🎜그러나 동일한 효과를 얻기 위해 패키지에서 전역 변수를 선언할 수 있습니다. 🎜rrreee🎜이런 방식으로 사용하는 경우: 🎜rrreee🎜 MySQLDriver를 직접 구성할 필요는 없지만 GetDriver() 함수를 얻으려면 debug를 통해 driverdriver1가 동일한 메모리 주소를 참조하는 것도 볼 수 있습니다. . 🎜🎜싱글톤 패턴에서 다양한 언어로 다양한 구현🎜🎜 이런 일반적인 상황을 구현하는 데는 문제가 없습니다. 똑똑한 친구들은 분명 Java처럼 동시 접속이 발생하면 그렇게 간단하지 않다고 생각할 것입니다. 🎜🎜go에서 여러 goroutine이 동시에 GetDriver()에 액세스하면 여러 MySQLDriver 인스턴스가 생성됩니다. 🎜🎜여기서 말하는 내용은 사실 그렇게 간단하지 않습니다. <code>Java에 비해 go 언어는 중요도 액세스를 달성하기 위해 간단한 api를 제공합니다. 자원에. 🎜rrreee🎜위 코드를 약간 수정하고 🎜rrreee🎜코드를 추가하면 중요한 리소스에 대한 액세스를 간단히 제어할 수 있습니다. 100개의 코루틴 동시 실행을 활성화하더라도 mySQLDriver 인스턴스는 한 번만 초기화됩니다. 🎜
  • 这里的 defer 类似于 Java 中的 finally ,在方法调用前加上 go 关键字即可开启一个协程。

虽说能满足并发要求了,但其实这样的实现也不够优雅;仔细想想这里

mySQLDriver = &MySQLDriver{}复制代码
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创建实例只会调用一次,但后续的每次调用都需要加锁从而带来了不必要的开销。

这样的场景每个语言都是相同的,拿 Java 来说是不是经常看到这样的单例实现:

public class Singleton {    private Singleton() {}   private volatile static Singleton instance = null;   public static Singleton getInstance() {        if (instance == null) {     
         synchronized (Singleton.class){           if (instance == null) {    
             instance = new Singleton();
               }
            }
         }        return instance;
    }
}复制代码
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这是一个典型的双重检查的单例,这里做了两次检查便可以避免后续其他线程再次访问锁。

同样的对于 go 来说也类似:

func GetDriver() *MySQLDriver {    if mySQLDriver == nil {
        lock.Lock()        defer lock.Unlock()        if mySQLDriver == nil {
            fmt.Println("create instance......")
            mySQLDriver = &MySQLDriver{}
        }
    }    return mySQLDriver
}复制代码
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Java 一样,在原有基础上额外做一次判断也能达到同样的效果。

但有没有觉得这样的代码非常繁琐,这一点 go 提供的 api 就非常省事了:

var once sync.Oncefunc GetDriver() *MySQLDriver {
    once.Do(func() {        if mySQLDriver == nil {
            fmt.Println("create instance......")
            mySQLDriver = &MySQLDriver{}
        }
    })    return mySQLDriver
}复制代码
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本质上我们只需要不管在什么情况下  MySQLDriver 实例只初始化一次就能达到单例的目的,所以利用 once.Do() 就能让代码只执行一次。

싱글톤 패턴에서 다양한 언어로 다양한 구현

查看源码会发现 once.Do() 也是通过锁来实现,只是在加锁之前利用底层的原子操作做了一次校验,从而避免每次都要加锁,性能会更好。

总结

相信大家日常开发中很少会碰到需要自己实现一个单例;首先大部分情况下我们都不需要单例,即使是需要,框架通常也都有集成。

类似于 go 这样框架较少,需要我们自己实现时其实也不需要过多考虑并发的问题;摸摸自己肚子左上方的位置想想,自己写的这个对象真的同时有几百上千的并发来创建嘛?

不过通过这个对比会发现 go 的语法确实要比 Java 简洁太多,同时轻量级的协程以及简单易用的并发工具支持看起来都要比 Java 优雅许多;后续有机会再接着深入。

相关免费学习推荐:python视频教程

위 내용은 싱글톤 패턴에서 다양한 언어로 다양한 구현의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!

관련 라벨:
원천:juejin.im
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