python的单例模式详解

一、什么是单例模式

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
比如，某个服务器程序的配置信息存放在一个文件中，客户端通过一个 AppConfig 的类来读取配置文件的信息。如果在程序运行期间，有很多地方都需要使用配置文件的内容，也就是说，很多地方都需要创建 AppConfig 对象的实例，这就导致系统中存在多个 AppConfig 的实例对象，而这样会严重浪费内存资源，尤其是在配置文件内容很多的情况下。事实上，类似 AppConfig 这样的类，我们希望在程序运行期间只存在一个实例对象。
单例设计模式：
**目的：**让类创建的对象，在系统只执行唯一实例，即每一次执行类名.()返回的对象，内存地址是相同的，可以通过id(实例对象)来查看实例对象对应的内存空间地址。
应用场景：音乐播放器、回收站对象、打印机对象…

二、通过装饰器实现单例模式

面试真题：
通过装饰器实现单例模式，只要任意一个类使用该装饰器装饰，
那么就会变成一个单例模式的类。
1.用函数方法实现：

def single(cls):cls.instance = Nonedef wrapper(*args, **kwargs):# 判断类是否有instance属性if not cls.instance:# 通过类创建对象，并保存为instance属性cls.instance = cls(*args, **kwargs)# 返回对象return cls.instancereturn wrapper
@single  # A = single(A)
class A:pass
a1 = A()
a2 = A()
print(a1, a2)

运行结果：

<__main__.A object at 0x000001F125DE2D60> <__main__.A object at 0x000001F125DE2D60>

2.通过类来实现：

class single1:def __init__(self, cls):self.cls = clsself.cls.instance = Nonedef __call__(self, *args, **kwargs):if not self.cls.instance:self.cls.instance = self.cls(*args, **kwargs)return self.cls.instance
@single1
class B:pass
b1 = B()
b2 = B()
print(b1, b2)

运行结果：

<__main__.B object at 0x000001F125DE2DC0> <__main__.B object at 0x000001F125DE2DC0>

三、基于基于new方法实现

__new__方法：
使用类名()创建对象时，python的解释器首先会调用__new__方法为对象分配空间，然后在执行__init__初始话实例对象。

object提供的__new__静态方法，主要有2个作用：

在内存中为对象分配空间
返回对象的引用

Python解释器获取对象的引用后，将引用作为第一个参数，传递给__init__方法
注意点：
重写__new__方法一定要return super().new(cls), 否则python解释器得不到分配空间引用，就不会调用对象的初始化
__new__是一个静态方法，在调用时需要主动传递cls函数。

代码实现：

class A(object):__instance = Nonedef __new__(cls, *args, **kwargs):if cls.__instance is None:cls.__instance = super().__new__(cls)return cls.__instanceelse:return cls.__instancea1 = A()
a2 = A()
print("a1的id为:", id(a1))
print("a2的id为:", id(a2))
print("a1 is a2:", a1 is a2)
print(a1)
print(a2)

运行结果：

a1的id为: 2168943480688
a2的id为: 2168943480688
a1 is a2: True
<__main__.A object at 0x000001F8FF1B0F70>
<__main__.A object at 0x000001F8FF1B0F70>

解析如下：
目的：让类创建的对象，在系统中只有唯一的一个实例
流程:
定义一个类属性，初始值是None, 用于记录单例对象的引用。
重写__new__方法
如果类属性is None，调用父类方法分配空间，并在类属性中记录结果
返回类属性中记录的对象引用。