前段时间在用 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
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
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
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
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:
在 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。
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 Python
的 metaclass
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
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
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:
_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。__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
最后我们通过实验结果可以看到单例创建成功。
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
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 Python
和 Java
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
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
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 driver
和 driver1
引用的是同一个内存地址。
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。
在 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
稍加改造上文的代码,加入了
lock.Lock()defer lock.Unlock()复制代码
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
实例也只会被初始化一次。
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
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
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
和 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
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。
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。
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。
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