파이썬으로 작성된 싱글턴
싱글턴은 같은 종류의 객체가 하나만 존재하도록 하고 다른 코드의 해당 객체에 대한 단일 접근 지점을 제공하는 생성 디자인 패턴입니다.
싱글턴은 전역 변수들과 거의 같은 장단점을 가지고 있습니다: 매우 편리하나 코드의 모듈성을 깨뜨립니다.
싱글턴에 의존하는 클래스를 다른 콘텍스트에서 사용하려면 싱글턴도 다른 콘텍스트로 전달해야 합니다. 대부분의 경우 이 제한 사항은 유닛 테스트를 생성하는 동안 발생합니다.
복잡도:
인기도:
사용 사례들: 많은 개발자는 싱클턴을 안티패턴으로 간주합니다. 그래서 파이썬 코드에서의 사용이 감소하고 있습니다.
식별: 싱글턴은 같은 캐싱 된 객체를 반환하는 정적 생성 메서드로 식별될 수 있습니다.
기본 싱글턴
조잡한 싱글턴을 구현하는 것은 매우 쉽습니다. 생성자를 숨기고 정적 생성 메서드를 구현하기만 하면 됩니다.
같은 클래스는 다중 스레드 환경에서 잘못 작동합니다. 여러 스레드가 생성 메서드를 동시에 호출할 수 있으며 싱글턴 클래스의 여러 인스턴스를 가져올 수 있기 때문입니다.
main.py: 개념적인 예시
class SingletonMeta(type):
"""
The Singleton class can be implemented in different ways in Python. Some
possible methods include: base class, decorator, metaclass. We will use the
metaclass because it is best suited for this purpose.
"""
_instances = {}
def __call__(cls, *args, **kwargs):
"""
Possible changes to the value of the `__init__` argument do not affect
the returned instance.
"""
if cls not in cls._instances:
instance = super().__call__(*args, **kwargs)
cls._instances[cls] = instance
return cls._instances[cls]
class Singleton(metaclass=SingletonMeta):
def some_business_logic(self):
"""
Finally, any singleton should define some business logic, which can be
executed on its instance.
"""
# ...
if __name__ == "__main__":
# The client code.
s1 = Singleton()
s2 = Singleton()
if id(s1) == id(s2):
print("Singleton works, both variables contain the same instance.")
else:
print("Singleton failed, variables contain different instances.")
Output.txt: 실행 결과
Singleton works, both variables contain the same instance.
스레드로부터 안전한 싱글턴
이 문제를 해결하려면 싱글턴 객체를 처음 생성하는 동안 스레드들을 동기화해야 합니다.
main.py: 개념적인 예시
from threading import Lock, Thread
class SingletonMeta(type):
"""
This is a thread-safe implementation of Singleton.
"""
_instances = {}
_lock: Lock = Lock()
"""
We now have a lock object that will be used to synchronize threads during
first access to the Singleton.
"""
def __call__(cls, *args, **kwargs):
"""
Possible changes to the value of the `__init__` argument do not affect
the returned instance.
"""
# Now, imagine that the program has just been launched. Since there's no
# Singleton instance yet, multiple threads can simultaneously pass the
# previous conditional and reach this point almost at the same time. The
# first of them will acquire lock and will proceed further, while the
# rest will wait here.
with cls._lock:
# The first thread to acquire the lock, reaches this conditional,
# goes inside and creates the Singleton instance. Once it leaves the
# lock block, a thread that might have been waiting for the lock
# release may then enter this section. But since the Singleton field
# is already initialized, the thread won't create a new object.
if cls not in cls._instances:
instance = super().__call__(*args, **kwargs)
cls._instances[cls] = instance
return cls._instances[cls]
class Singleton(metaclass=SingletonMeta):
value: str = None
"""
We'll use this property to prove that our Singleton really works.
"""
def __init__(self, value: str) -> None:
self.value = value
def some_business_logic(self):
"""
Finally, any singleton should define some business logic, which can be
executed on its instance.
"""
def test_singleton(value: str) -> None:
singleton = Singleton(value)
print(singleton.value)
if __name__ == "__main__":
# The client code.
print("If you see the same value, then singleton was reused (yay!)\n"
"If you see different values, "
"then 2 singletons were created (booo!!)\n\n"
"RESULT:\n")
process1 = Thread(target=test_singleton, args=("FOO",))
process2 = Thread(target=test_singleton, args=("BAR",))
process1.start()
process2.start()
Output.txt: 실행 결과
If you see the same value, then singleton was reused (yay!)
If you see different values, then 2 singletons were created (booo!!)
RESULT:
FOO
FOO
