python 单例模式浅析

单例模式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。单例模式保证了在程序的不同位置都可以且仅可以取到同一个对象实例：如果实例不存在，会创建一个实例；如果已存在就会返回这个实例。因为单例是一个类，所以你也可以为其提供相应的操作方法，以便于对这个实例进行管理。

实现单例模式的方法

1.模块导入
Python 的模块就是天然的单例模式，因为模块在第一次导入时，会生成 .pyc 文件，当第二次导入时，就会直接加载 .pyc 文件，而不会再次执行模块代码。因此，我们只需把相关的函数和数据定义在一个模块中，就可以获得一个单例对象了。
sington.py

class Sington(object):passs = Sington()

直接在其他文件中导入此文件中的对象，这个对象即是单例模式的对象
from sington import s

2.使用装饰器，装饰器参考

函数装饰器：

def singleton(kk):_instance = {}def inner(*args, **kwargs):if kk not in _instance:_instance[kk] = kk(*args, **kwargs)return _instance[kk]return inner@singleton
class Cls(object):def __init__(self, x):self.x = xcls1 = Cls(1)
cls2 = Cls(2)
print(id(cls1) == id(cls2))

类装饰器：

class singleton(object):def __init__(self, cls):self.cls = clsself._instance = {}def __call__(self, *args, **kwargs):if self.cls not in self._instance:self._instance[self.cls] = self.cls(*args, **kwargs)return self._instance[self.cls]@singleton
class Cls(object):def __init__(self, x):self.x = xcls1 = Cls(1)
cls2 = Cls(2)
print(id(cls1) == id(cls2))

3.使用类

import time
import threadingclass Singleton(object):_instance_lock = threading.Lock()def __init__(self):time.sleep(1)@classmethoddef instance(cls, *args, **kwargs):with Singleton._instance_lock:if not hasattr(Singleton, "_instance"):Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs)return Singleton._instancedef task():obj = Singleton.instance()print(obj)for _ in range(10):t = threading.Thread(target=task)t.start()

这种方式实现的单例模式，使用时会有限制，以后实例化必须通过 obj = Singleton.instance()，如果用 obj=Singleton() ,这种方式得到的不是单例
4.使用__new__,参考：init__和__new
当我们实例化一个对象时，是先执行了类的__new__方法（我们没写时，默认调用object.new），实例化对象；然后再执行类的__init__方法，对这个对象进行初始化，所有我们可以基于这个，实现单例模式

import threading
class Singleton(object):_instance_lock = threading.Lock()def __init__(self):passdef __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._instanceobj1 = 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()

5.基于元类实现

1.类由type创建，创建类时，type的__init__方法自动执行，类() 执行type的 __call__方法(类的__new__方法,类的__init__方法)
2.对象由类创建，创建对象时，类的__init__方法自动执行，对象()执行类的 call 方法

class Foo:def __init__(self):passdef __call__(self, *args, **kwargs):passobj = Foo()
# 执行type的 __call__ 方法，调用 Foo类（是type的对象）的 __new__方法，用于创建对象，然后调用 Foo类（是type的对象）的 __init__方法，用于对对象初始化。obj()  # 执行Foo的 __call__ 方法

元类使用：

class SingletonType(type):def __init__(self, *args, **kwargs):super(SingletonType, self).__init__(*args, **kwargs)def __call__(cls, *args, **kwargs):  # 这里的cls，即Foo类print('cls', cls)obj = cls.__new__(cls, *args, **kwargs)cls.__init__(obj, *args, **kwargs)  # Foo.__init__(obj)return objclass Foo(metaclass=SingletonType):  # 指定创建Foo的type为SingletonTypedef __init__(self, name):self.name = namedef __new__(cls, *args, **kwargs):return object.__new__(cls)

实现单例模式：


import threadingclass 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._instanceclass Foo(metaclass=SingletonType):def __init__(self, name):self.name = nameobj1 = Foo('name')
obj2 = Foo('name')
print(obj1, obj2)

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