Justin-刘清政的博客

python/面向对象高阶/19-面向对象高级实战之单例模式

2020-12-21

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。

实现单例模式的几种方式

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

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class Singleton(object):
def foo(self):
pass
singleton = Singleton()

将上面的代码保存在文件 mysingleton.py 中,要使用时,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

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from a import singleton

2.使用装饰器

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def Singleton(cls):
instance = None

def _singleton(*args, **kargs):
nonlocal instance
if not instance:
instance = cls(*args, **kargs)
return instance

return _singleton


@Singleton
class A(object):
def __init__(self, x=0):
self.x = x


a1 = A(2)
a2 = A(3)
print(a1.x)
print(a2.x)

print(a1 is a2)

3.使用类方法

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class Singleton(object):
_instance=None
def __init__(self):
pass
@classmethod
def instance(cls, *args, **kwargs):
if not cls._instance:
cls._instance=cls(*args, **kwargs)
return cls._instance

a1=Singleton.instance()
a2=Singleton().instance()

print(a1 is a2)

4.基于new方法实现

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class Singleton(object):
_instance=None
def __init__(self):
pass


def __new__(cls, *args, **kwargs):
if not cls._instance:
cls._instance = object.__new__(cls)
return cls._instance

obj1 = Singleton()
obj2 = Singleton()
print(obj1 is obj2)

5.基于metaclass方式实现

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class SingletonType(type):
_instance=None
def __call__(cls, *args, **kwargs):
if not cls._instance:
# cls._instance = super().__call__(*args, **kwargs)
cls._instance = object.__new__(cls)
cls._instance.__init__(*args, **kwargs)
return cls._instance

class Foo(metaclass=SingletonType):
def __init__(self,name):
self.name = name


obj1 = Foo('name')
obj2 = Foo('name')
print(obj1.name)
print(obj1 is obj2)
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