單例模式

單例模式（Singleton Pattern）是一種常用的軟件設(shè)計(jì)模式，該模式的主要目的是確保某一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例存在。當(dāng)你希望在整個(gè)系統(tǒng)中，某個(gè)類只能出現(xiàn)一個(gè)實(shí)例時(shí)，單例對(duì)象就能派上用場(chǎng)。

比如，某個(gè)服務(wù)器程序的配置信息存放在一個(gè)文件中，客戶端通過(guò)一個(gè) AppConfig 的類來(lái)讀取配置文件的信息。如果在程序運(yùn)行期間，有很多地方都需要使用配置文件的內(nèi)容，也就是說(shuō)，很多地方都需要?jiǎng)?chuàng)建 AppConfig 對(duì)象的實(shí)例，這就導(dǎo)致系統(tǒng)中存在多個(gè) AppConfig 的實(shí)例對(duì)象，而這樣會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)內(nèi)存資源，尤其是在配置文件內(nèi)容很多的情況下。事實(shí)上，類似 AppConfig 這樣的類，我們希望在程序運(yùn)行期間只存在一個(gè)實(shí)例對(duì)象。

在 Python 中，我們可以用多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)單例模式：

• 使用模塊
• 使用__new__使
• 用裝飾器（decorator）
• 使用元類（metaclass）

使用模塊

其實(shí)，Python 的模塊就是天然的單例模式，因?yàn)槟K在第一次導(dǎo)入時(shí)，會(huì)生成.pyc文件，當(dāng)?shù)诙螌?dǎo)入時(shí)，就會(huì)直接加載.pyc文件，而不會(huì)再次執(zhí)行模塊代碼。因此，我們只需把相關(guān)的函數(shù)和數(shù)據(jù)定義在一個(gè)模塊中，就可以獲得一個(gè)單例對(duì)象了。如果我們真的想要一個(gè)單例類，可以考慮這樣做：

將上面的代碼保存在文件mysingleton.py中，然后這樣使用：

使用__new__

為了使類只能出現(xiàn)一個(gè)實(shí)例，我們可以使用__new__來(lái)控制實(shí)例的創(chuàng)建過(guò)程，代碼如下：

在上面的代碼中，我們將類的實(shí)例和一個(gè)類變量_instance關(guān)聯(lián)起來(lái)，如果cls._instance為 None 則創(chuàng)建實(shí)例，否則直接返回cls._instance。

執(zhí)行情況如下：

使用裝飾器

我們知道，裝飾器（decorator）可以動(dòng)態(tài)地修改一個(gè)類或函數(shù)的功能。這里，我們也可以使用裝飾器來(lái)裝飾某個(gè)類，使其只能生成一個(gè)實(shí)例，代碼如下：

在上面，我們定義了一個(gè)裝飾器singleton，它返回了一個(gè)內(nèi)部函數(shù)getinstance，該函數(shù)會(huì)判斷某個(gè)類是否在字典instances中，如果不存在，則會(huì)將cls作為 key，cls(*args, **kw)作為 value 存到instances中，否則，直接返回instances[cls]。

使用 metaclass

元類（metaclass）可以控制類的創(chuàng)建過(guò)程，它主要做三件事：

攔截類的創(chuàng)建修改類的定義返回修改后的類

使用元類實(shí)現(xiàn)單例模式的代碼如下：

小結(jié)Python 的模塊是天然的單例模式，這在大部分情況下應(yīng)該是夠用的，當(dāng)然，我們也可以使用裝飾器、元類等方法

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