2.1、单例模式的概念
1、什么是单例
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。
2、单例的用途
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。
3、单例存在的原因
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。
2.2、单例模式的实现方法
2.2.1、使用模块
其实，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。如果我们真的想要一个单例类，可以考虑这样做：
MySingleton.py
class Singleton(object): def foo(self): print('foo...') my_singleton = Singleton()
test.py
from MySingleton import my_singleton print(id(my_singleton)) # 1079832199688 from MySingleton import my_singleton print(id(my_singleton)) # 1079832199688
2.2.2、使用 __new__
为了使类只能出现一个实例，我们可以使用 __new__ 来控制实例的创建过程，代码如下：
class Singleton(object): _instance = None def __new__(cls, *args, **kwargs): if not cls._instance: cls._instance = super(Singleton, cls).__new__(cls) return cls._instance class Person(Singleton): def __init__(self, name): self.name = name if __name__ == '__main__': p1 = Person('a') p2 = Person('b') print(id(p1), id(p2)) # 1007394335600 1007394335600 print(p1 == p2) # True print(p1 is p2) # True
2.2.3、使用装饰器（decorator）
from functools import wraps # Create your tests here. def Singleton(cls): _instance = {} @wraps(cls) def wrap(*args, **kwargs): if cls not in _instance: _instance[cls] = cls(*args, **kwargs) return _instance[cls] return wrap @Singleton class Person(): def __init__(self, name): self.name = name if __name__ == '__main__': p1 = Person('a') p2 = Person('b') print(id(p1), id(p2)) # 240896617272 240896617272 print(p1 == p2) # True print(p1 is p2) # True
2.2.4、使用元类（metaclass）
元类（metaclass）可以控制类的创建过程，它主要做三件事：
1、 拦截类的创建。
2、 修改类的定义。
3、 返回修改后的类。
class Singleton(type): _instances = {} def __call__(cls, *args, **kwargs): if cls not in cls._instances: cls._instances[cls] = super(Singleton, cls).__call__(*args, **kwargs) return cls._instances[cls] class Person(metaclass=Singleton): def __init__(self, name): self.name = name if __name__ == '__main__': p1 = Person('a') p2 = Person('b') print(id(p1), id(p2)) # 190305487616 190305487616 print(p1 == p2) # True print(p1 is p2) # True
注意：
Python2与Python3引用元类的方法不一样
# Python2 class MyClass(object): __metaclass__ = Singleton # Python3 class MyClass(metaclass=Singleton): pass
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