python设计模式之单例模式

单例模式是一种创建型设计模式，它确保一个类有且只有一个特定类型的对象，并提供全局访问点。其意图为：

• 确保类有且只有一个对象被创建

• 为对象提供一个访问点，使程序可以全局访问该对象

• 控制共享资源的并行访问

简单理解：单例即为单个实例，也就是每次实例化创建对象时获得的都是同一个对象，当然同一个对象的属性都是相同的，方法也是相同的，地址也是相同的，这样给我们带来的好处就是可以避免消耗过多的内存或CPU资源，例如数据库类，我们希望每次都使用同一个数据库对象来对数据库进行操作，以维护数据的一致性。又如模块的导入，如果没有导入该模块，则导入该模块并实例化，如果已经导入，则返回该模块的对象

1.基于new方法实现的单例模式

class Singleton():
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(cls,'instance'):
            cls.instance=super(Singleton,cls).__new__(cls)
        return cls.instance

a=Singleton()
b=Singleton()
print(a)#<__main__.Singleton object at 0x00000220866EF400>
print(b)#<__main__.Singleton object at 0x00000220866EF400>

new方法为python实例化创建对象自动执行的函数，通过重写这个函数，使之先判断该类中是否有instance属性（利用反射），若没有则为创建一个对象并为该属性赋值，最后返回instance中的对象。通过这种方式我们实现了每次创建实例返回的都是类中的instance的值。

2.懒汉式实例化

class Singleton():
    __instance=None
    def __init__(self):
        pass
    @claSSMethod
    def getInstance(cls):
        if not cls.__instance:
            cls.__instance = Singleton()
        return cls.__instance

a=Singleton.getInstance()#<__main__.Singleton object at 0x000001C85C114B38>
b=Singleton.getInstance()#<__main__.Singleton object at 0x000001C85C114B38>
print(a)
print(b)

我觉得这种方式最好理解，感觉像是手动完成单例创建逻辑，但注意获得实例一定要调用Singleton.getInstance()方法，直接a=Singleton()相当于没用单例。

3.基于元类的单例实现

class MetaSingleton(type):
    __instance={}
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        if self not in MetaSingleton.__instance:
            MetaSingleton.__instance[self] = super(MetaSingleton,self).__call__()
        return MetaSingleton.__instance[self]

class Singleton(metaclass=MetaSingleton):
    def __init__(self):
        pass

a=Singleton()#<__main__.Singleton object at 0x0000025103984CC0>
b=Singleton()#<__main__.Singleton object at 0x0000025103984CC0>
print(a)
print(b)

执行Singleton()之后，首先会调用MetaSingleton中的call函数，如果Singleton类没有在instance中，则为其创建一个实例，也就是正常调用type中的call函数，将返回的对象存在instance中，以该类名为键，对象为值，最后返回这个对象，若instance中有该类，那就直接返回存储的对象。

这种方式我觉得较好，不用为每个类单独创建单例模式，只需将元类重写即可

• 全局变量可能在某处被修改，但开发人员仍然认为他们没有发生变化

• 会对同一个对象创建多个引用

• 所有类都依赖同一个全局变量，那么他们则变的紧密耦合

这种模式的理念为：实例化的对象是不同的，但是对象的状态，属性是相同的，也就是单态模式。

class Monostate():
    _shared_state={}
    def __init__(self):
        self.x=1
        self.__dict__=self._shared_state

a=Monostate()
b=Monostate()
b.x=5
print(a)#<__main__.Monostate object at 0x000001C267714B38>
print(b)#<__main__.Monostate object at 0x000001C267714B00>
print(a.x)#5
a.c=4
print(b.c)#4

这里的实现方式为利用类中的dict方法，我感觉是将_shared_state赋给dict后，每个对象的dict的地址都是相同的，所以对象的属性存储的位置都相同，那么一个对象的属性变化，其余的属性也会发生变化。

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参考《Python设计模式（第2版）》

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