Потокобезопасная реализация одиночки

#python #шаблоны_проектирования #singleton #шаблон_одиночка

Здравствуйте! Подскажите, пожалуйста относительно моей реализации одиночки. Реализую
как рекомендуют pep-0318:
Итого, получается код, вида:

def singleton(cls):
    instance = {}

    def get_instance():
        if cls not in instance:
            instance[cls] = cls()
        return instance[cls]
    return get_instance()

@singleton
class MyClass:
      ******


Я никак не могу понять, почему работает мой код. Я экспериментировал с 10 потоками,
которые вызывают один и тот же метод этого класса, метод отрабатывает по времени долго
(4-5 сек. реального времени), но блокировок вызвать не получилось. Данная реализация
является потокобезопасной? Если да, то почему?
    

Ответы

Ответ 1

В CPython (стандартный интерпретатор Python) используется GIL. 
Из-за него потоки в Python работают не параллельно (за исключением потоков ввода
вывода), а по очереди (кооперативно). 

Когда один поток запускается GIL блокирует все остальные.

Более подробно о GIL wiki, habr

Дополнение:

Сама реализация сингл тона (без доп. блокировок в методах) не является потоко-безопасной 
Прим:

@singleton
class MyClass:
    def __init__(self, a):
        self.a = a

    def sum(self, arr):
        for val in arr:
            self.a += val

def mrange( limit ):
    for i in range( limit ):
        yield i
        if i % 100 == 0:
            time.sleep(0.000001)

if __name__ == '__main__':

    obj = MyClass(0)

    start = time.time()

    threads_num = 2
    range_lenth = 100000

    threads = []

    for i in range( threads_num ):
        data =  range( range_lenth )
        #data = mrange( range_lenth )
        t = threading.Thread(target=obj.sum, args=(data,))
        t.start()
        threads.append(t)

    for thr in threads:
        thr.join()

    print(obj.a)
    print('Программа отработала за:',time.time() - start)


При использовании стандартного range программа может выдавать разный результат, т.к.
прерывание иногда может происходить внутри операции +=

% python threads.py 
9999900000
Программа отработала за: 0.024893522262573242
% python threads.py 
8426007253
Программа отработала за: 0.02556920051574707
% python threads.py 
6761264079
Программа отработала за: 0.02519679069519043


Но если по какой-либо причине, внутри метода синглтона, будет происходить прерывание
чаще чем требует GIL то результат будет стабилен и верен. (Если раскомментировать data
= mrange). 

% python threads.py 
9999900000
Программа отработала за: 0.10795187950134277
% python threads.py 
9999900000
Программа отработала за: 0.08879899978637695
% python threads.py 
9999900000
Программа отработала за: 0.10483145713806152


Ответ 2

Если я правильно вопрос понял

import threading, time


def singleton(cls):

    instance = None

    def inner(*args, **kwargs):
        nonlocal instance
        if instance is None:
            instance = cls(*args, **kwargs)
        return instance
    return inner


@singleton
class MyClass:

    def __init__(self, a, b):
        self.a = a
        self.b = b

    def add(self):
        self.a += 1
        self.b += 1


if __name__ == '__main__':

    obj = MyClass(1, 2)
    obj1 = MyClass(3, 4)
    print(obj == obj1)

    start = time.time()

    threads = []
    for i in range(10):
        t = threading.Thread(target=obj.add)
        t.start()
        threads.append(t)

    for thr in threads:
        thr.join()

    print(obj.a, obj.b)
    print('Программа отработала за:',time.time() - start)
    # 0.002 сек.