比较全面的单例模式和工厂模式

概念

工厂模式：工厂模式就是不管如何实现的，只需要调用抽象话的接口就可以创建出特定类型的实例对象

简单工厂模式：

eg：一个例子更能很好的理解以上的内容：

我们有一个基类Person ，包涵获取名字，性别的方法 。有两个子类male 和female，可以打招呼。还有一个工厂类。

工厂类有一个方法名getPerson有两个输入参数，名字和性别。

用户使用工厂类，通过调用getPerson方法。

在程序运行期间，用户传递性别给工厂，工厂创建一个与性别有关的对象。因此工厂类在运行期，决定了哪个对象应该被创建。

class Person:

def __init__(self):
    self.name = None
    self.gender = None

def getName(self):
    return self.name

def getGender(self):
    return self.gender

class Male(Person):

def __init__(self, name):
    print "Hello Mr." + name

class Female(Person):

def __init__(self, name):
    print "Hello Miss." + name

class Factory:

def getPerson(self, name, gender):
    if gender == ‘M':
            return Male(name)
        if gender == 'F':
        return Female(name)

if name == '__main__':

factory = Factory()
person = factory.getPerson("Chetan", "M")

抽象工厂模式：

提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无须指定它们具体的类。

class Burger():

"""
汉堡
"""
name=""
price=0.0
type='BURGER'
def getPrice(self):
    return self.price
def setPrice(self,price):
    self.price=price
def getName(self):
    return self.name

class CheeseBurger(Burger):

def __init__(self):
    self.name="cheese burger"
    self.price=10.0

class SpicyChickenBurger(Burger):

def __init__(self):
    self.name="spicy chicken burger"
    self.price=15.0

class Snack():

"""
小食类
"""
name = ""
price = 0.0
type = "SNACK"
def getPrice(self):
    return self.price
def setPrice(self, price):
    self.price = price
def getName(self):
    return self.name

class Chips(Snack):

def __init__(self):
    self.name = "chips"
    self.price = 6.0

class ChickenWings(Snack):

def __init__(self):
    self.name = "chicken wings"
    self.price = 12.0

class Beverage():

"""
饮料
"""
name = ""
price = 0.0
type = "BEVERAGE"
def getPrice(self):
    return self.price
def setPrice(self, price):
    self.price = price
def getName(self):
    return self.name

class Coke(Beverage):

def __init__(self):
    self.name = "coke"
    self.price = 4.0

class Milk(Beverage):

def __init__(self):
    self.name = "milk"
    self.price = 5.0

以上的Burger，Snack，Beverage，都可以认为是该快餐店的产品，由于只提供了抽象方法，我们把它们叫抽象产品类，而cheese burger等6个由抽象产品类衍生出的子类，叫作具体产品类。

class FoodFactory():

"""
抽象工厂foodFactory为抽象的工厂类，而burgerFactory，snackFactory，beverageFactory为具体的工厂类。
"""
type=""
def createFood(self,foodClass):
    print(self.type," factory produce a instance.")
    foodIns=foodClass()
    return foodIns

class BurgerFactory(foodFactory):

def __init__(self):
    self.type="BURGER"

class SnackFactory(foodFactory):

def __init__(self):
    self.type="SNACK"

class BeverageFactory(foodFactory):

def __init__(self):
    self.type="BEVERAGE"

if __name__=="__main__":

burger_factory=burgerFactory()
snack_factory=snackFactory()
beverage_factory=beverageFactory()
cheese_burger=burger_factory.createFood(cheeseBurger)
print(cheese_burger.getName(),cheese_burger.getPrice())
chicken_wings=snack_factory.createFood(chickenWings)
print(chicken_wings.getName(),chicken_wings.getPrice())
coke_drink=beverage_factory.createFood(coke)
print(coke_drink.getName(),coke_drink.getPrice())

工厂模式优点

工厂方法用来创建客户所需要的产品，同时还向客户隐藏了哪种具体产品类将被实例化这一细节 能够让工厂自主确定创建何种产品对象，而如何创建这个对象的细节则完全封装在具体工厂内部 在系统中加入新产品时，完全符合开闭原则

工厂模式缺点

系统中类的个数将成对增加，在一定程度上增加了系统的复杂度，会给系统带来一些额外的开销 增加了系统的抽象性和理解难度

工厂模式适用环境

客户端不知道它所需要的对象的类（客户端不需要知道具体产品类的类名，只需要知道所对应的工厂即可，具体产品对象由具体工厂类创建） 抽象工厂类通过其子类来指定创建哪个对象

抽象工厂模式：

模式优点

隔离了具体类的生成，使得客户端并不需要知道什么被创建 当一个产品族中的多个对象被设计成一起工作时，它能够保证客户端始终只使用同一个产品族中的对象 增加新的产品族很方便，无须修改已有系统，符合开闭原则

模式缺点

增加新的产品等级结构麻烦，需要对原有系统进行较大的修改，甚至需要修改抽象层代码，这显然会带来较大的不便，违背了开闭原则

模式适用环境

一个系统不应当依赖于产品类实例如何被创建、组合和表达的细节 系统中有多于一个的产品族，但每次只使用其中某一产品族 属于同一个产品族的产品将在一起使用，这一约束必须在系统的设计中体现出来 产品等级结构稳定，设计完成之后，不会向系统中增加新的产品等级结构或者删除已有的产品等级结构

单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的软件设计模式，该模式的主要目的是确保某一个类只有一个实例存在。当你希望在整个系统中，某个类只能出现一个实例时，单例对象就能派上用场。 eg：系统中的打印机

实现方式：

使用模块:

在mysingleton.py模块文件中：(因为模块在第一次导入时生成了.pyc文件，下次会直接从这个里面加载，不需要重新生成)

class Singleton:(object):

def foo(self):
   pass

singleton = Singeton()

在其他文件中调用：

from mysingleton import singleton

使用装饰器：

def Singleton(cls):

_instance = {}

def _singleton(*args, **kargs):

此处是核心代码

if cls not in _instance:
        _instance[cls] = cls(*args, **kargs)
    return _instance[cls]

此处是核心代码

return _singleton

@Singleton

class A(object):

a = 1

def __init__(self, x=0):
    self.x = x

a1 = A(2)

a2 = A(3)

print(id(a1))

print(id(a2))

使用类

import time

import threading

class Singleton(object):

_instance_lock = threading.Lock()

def __init__(self):
    time.sleep(1)

@classmethod
def instance(cls, *args, **kwargs):
    if not hasattr(Singleton, "_instance"):
        with Singleton._instance_lock:
            if not hasattr(Singleton, "_instance"):
                Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs)
    return Singleton._instance

def task(arg):

obj = Singleton.instance()
print(obj)

for i in range(10):

t = threading.Thread(target=task,args=[i,])
t.start()

time.sleep(20)

obj = Singleton.instance()

print(obj)

考虑了多线程问题，进行加锁，避免运行太快，如果在__init__中有IO操作，造成创建单例失败，，最后优化必须通过obj= Singleton.instance()来实现单例，如果是obj = Singleton()创建的不是单例

基于__new__方法创建单例

import threading

class Singleton(object):

_instance_lock = threading.Lock()

def __init__(self):
    pass


def __new__(cls, *args, **kwargs):
    if not hasattr(Singleton, "_instance"):
        with Singleton._instance_lock:
            if not hasattr(Singleton, "_instance"):
                Singleton._instance = object.__new__(cls)  
    return Singleton._instance

obj1 = Singleton()

obj2 = Singleton()

print(obj1,obj2)

def task(arg):

obj = Singleton()
print(obj)

for i in range(10):

t = threading.Thread(target=task,args=[i,])
t.start()

基于metaclass方式来实现

import threading

class SingletonType(type):

_instance_lock = threading.Lock()
def __call__(cls, *args, **kwargs):
    if not hasattr(cls, "_instance"):
        with SingletonType._instance_lock:
            if not hasattr(cls, "_instance"):
                cls._instance = super(SingletonType,cls).__call__(*args, **kwargs)
    return cls._instance

class Foo(metaclass=SingletonType):

def __init__(self,name):
    self.name = name

obj1 = Foo('name')

obj2 = Foo('name')

print(obj1,obj2)