今天python視頻教程欄目介紹單例模式中不同語言的不同實現。前言

前段時間在用 Python 實現業務的時候發現一個坑，準確的來說是對于 Python 門外漢容易踩的坑；LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

大概代碼如下：LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

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)復制代碼

首先定義了一個 Mom 的類，它包含了一個字符串類型的 name 與列表類型的 sons 屬性；LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

在使用時首先創建了該類的一個實例 m1 并往 sons 中寫入一個列表數據；緊接著又創建了一個實例 m2 ，也往 sons 中寫入了另一個列表數據。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

如果是一個 Javaer 很少寫 Python 看到這樣的代碼首先想到的輸出應該是：LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

m1 sons=[['s1', 's2']] m2 sons=[['s3', 's4']]復制代碼

但其實**終的輸出結果是：LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

m1 sons=[['s1', 's2']] m2 sons=[['s1', 's2'], ['s3', 's4']]復制代碼

如果想要達到期望值需要稍微修改一下：LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

class Mom(object): name = '' def __init__(self): self.sons = []復制代碼

只需要修改類的定義就可以了，我相信即使沒有 Python 相關經驗對比這兩個代碼應該也能猜到原因：LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

在 Python 中如果需要將變量作為實例變量（也就是每個我們期望的輸出）時，需要將變量定義到構造函數中，通過 self 訪問。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

如果只放在類中，和 Java 中的 static 靜態變量效果類似；這些數據由類共享，也就能解釋為什么會出現第一種情況，因為其中的 sons 是由 Mom 類共享，所以每次都會累加。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

Python 單例

既然 Python 可以通過類變量達到變量在同一個類中共享的效果，那是否可以實現單例模式呢？LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

可以利用 Python 的 metaclass 的特性，動態的控制類的創建。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

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]復制代碼

首先創建一個 Singleton 的基類，然后我們在我們需要實現單例的類中將其作為 metaclassLR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

class MySQLDriver: __metaclass__ = Singleton def __init__(self): print 'MySQLDriver init.....'復制代碼

這樣Singleton 就可以控制 MySQLDriver 這個類的創建了；其實在 Singleton 中的 __call__ 可以很容易理解這個單例創建的過程：LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

定義一個私有的類屬性 _instances 的字典（也就是 Java 中的 map）可以做到在整個類中共享，無論創建多少個實例。當我們自定義類使用了 __metaclass__ = Singleton 后，便可以控制自定義類的創建了；如果已經創建了實例，那就直接從 _instances 取出對象返回，不然就創建一個實例并寫回到 _instances ，有點 Spring 容器的感覺。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>復制代碼

**后我們通過實驗結果可以看到單例創建成功。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

Go 單例

由于**近團隊中有部分業務開始在用 go ，所以也想看看在 go 中如何實現單例。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

type MySQLDriver struct { username string}復制代碼

在這樣一個簡單的結構體（可以簡單理解為 Java 中的 class）中是沒法類似于 Python 和 Java 一樣可以聲明類共享變量的；go 語言中不存在 static 的概念。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

但我們可以在包中聲明一個全局變量來達到同樣的效果：LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

import "fmt"type MySQLDriver struct { username string}var mySQLDriver *MySQLDriverfunc GetDriver() *MySQLDriver { if mySQLDriver == nil { mySQLDriver = &MySQLDriver{} } return mySQLDriver }復制代碼

這樣在使用時：LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

func main() { driver := GetDriver() driver.username = "cj" fmt.Println(driver.username) driver2 := GetDriver() fmt.Println(driver2.username) }復制代碼

就不需要直接構造 MySQLDriver ，而是通過GetDriver() 函數來獲取，通過 debug 也能看到 driver 和 driver1 引用的是同一個內存地址。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

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這樣的實現常規情況是沒有什么問題的，機智的朋友一定能想到和 Java 一樣，一旦并發訪問就沒那么簡單了。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

在 go 中，如果有多個 goroutine 同時訪問GetDriver() ，那大概率會創建多個 MySQLDriver 實例。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

這里說的沒那么簡單其實是相對于 Java 來說的，go 語言中提供了簡單的 api 便可實現臨界資源的訪問。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

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) }復制代碼

稍加改造上文的代碼，加入了LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

lock.Lock()defer lock.Unlock()復制代碼

代碼就能簡單的控制臨界資源的訪問，即便我們開啟了100個協程并發執行，mySQLDriver 實例也只會被初始化一次。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

這里的 defer 類似于 Java 中的 finally ，在方法調用前加上 go 關鍵字即可開啟一個協程。

雖說能滿足并發要求了，但其實這樣的實現也不夠優雅；仔細想想這里LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

mySQLDriver = &MySQLDriver{}復制代碼

創建實例只會調用一次，但后續的每次調用都需要加鎖從而帶來了不必要的開銷。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

這樣的場景每個語言都是相同的，拿 Java 來說是不是經常看到這樣的單例實現：LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

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; } }復制代碼

這是一個典型的雙重檢查的單例，這里做了兩次檢查便可以避免后續其他線程再次訪問鎖。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

同樣的對于 go 來說也類似：LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

func GetDriver() *MySQLDriver { if mySQLDriver == nil { lock.Lock() defer lock.Unlock() if mySQLDriver == nil { fmt.Println("create instance......") mySQLDriver = &MySQLDriver{} } } return mySQLDriver }復制代碼

和 Java 一樣，在原有基礎上額外做一次判斷也能達到同樣的效果。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

但有沒有覺得這樣的代碼非常繁瑣，這一點 go 提供的 api 就非常省事了：LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

var once sync.Oncefunc GetDriver() *MySQLDriver { once.Do(func() { if mySQLDriver == nil { fmt.Println("create instance......") mySQLDriver = &MySQLDriver{} } }) return mySQLDriver }復制代碼

本質上我們只需要不管在什么情況下 MySQLDriver 實例只初始化一次就能達到單例的目的，所以利用 once.Do() 就能讓代碼只執行一次。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

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查看源碼會發現 once.Do() 也是通過鎖來實現，只是在加鎖之前利用底層的原子操作做了一次校驗，從而避免每次都要加鎖，性能會更好。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

總結

相信大家日常開發中很少會碰到需要自己實現一個單例；首先大部分情況下我們都不需要單例，即使是需要，框架通常也都有集成。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

類似于 go 這樣框架較少，需要我們自己實現時其實也不需要過多考慮并發的問題；摸摸自己肚子左上方的位置想想，自己寫的這個對象真的同時有幾百上千的并發來創建嘛？LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

不過通過這個對比會發現 go 的語法確實要比 Java 簡潔太多，同時輕量級的協程以及簡單易用的并發工具支持看起來都要比 Java 優雅許多；后續有機會再接著深入。LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺

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以上就是單例模式中不同語言的不同實現的詳細內容，更多請關注少兒編程網其它相關文章！LR4少兒編程網-Scratch_Python_教程_免費兒童編程學習平臺