实现单例模式的5种方式

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单例模式

该模式的主要目的是确保某一个类只有一个实例存在。

 

• 模块
  • 在 Python 中，模块是天然的单例。将需要实现单例的功能放在一个模块中，然后在其他地方导入该模块，就能保证只有一个实例。

  • # singleton_module.py
    class Singleton:
        def __init__(self):
            pass
    
    singleton_instance = Singleton()

     

  • 在其它地方导入该模块　　

    from singleton_module import singleton_instance
    
    # 使用 singleton_instance 单例对象

     

• 装饰器
  • 使用装饰器将类转换为单例，通过 @singleton 注解，使得只能创建一个实例。　

    def singleton(cls):
    '''这是一个装饰器函数，它接受一个类作为参数 cls。装饰器函数内部定义了一个内部函数 get_instance，用于返回单例实例。在内部函数 get_instance 中，使用一个字典 instances 来存储不同类的实例，以确保每个类只有一个实例。'''
        instances = {}
        def get_instance():
    '''这是一个内部函数，在装饰器函数内部定义。get_instance 函数的作用是检查 instances 字典中是否已经有当前类的实例。如果没有，则创建一个新的实例，并将其存储在 instances 字典中。如果已经存在，则直接返回该实例。'''
            if cls not in instances:
                instances[cls] = cls()
            return instances[cls]
        return get_instance
    
    @singleton
    '''在类的定义前面使用装饰器语法 @singleton，将该类传递给装饰器函数 singleton，从而使得该类成为一个单例类。'''
    class Singleton:
        def __init__(self):
            pass
    
    

    # 创建单例对象
    singleton_instance = Singleton()

    让我们看看实际的执行过程

  • @singleton
    class Singleton:
        def __init__(self):
            pass
    
    # 创建 Singleton 的实例
    instance1 = Singleton()
    
    # 因为 Singleton 是单例类，所以再次创建实例会返回之前创建的实例
    instance2 = Singleton()
    
    print(instance1 is instance2)  # 输出: True，说明实际上 instance1 和 instance2 是同一个实例

     

• 类方法
  • 在 Python 中，类方法是在类上调用而不是在实例上调用的方法。通过使用类方法，可以确保每次调用类方法时都返回同一个实例。

  • 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()# 直接通过类调用类方法
    a2=Singleton().instance() # 创建了一个实例对象，然后通过这个对象调用类方法
    
    print(a1 is a2)

     

• 　　基于new方法实现
  • __new__是一个Python中特殊的内置方法，用于创建类的实例。它是在一个类实例化的过程中第一个被调用的方法，它的作用是负责创建并返回一个类的新实例。　　

    　　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)

    　

• 基于metaclass方法实现
  • 元类允许你在类定义时对类进行修改和控制，从而实现单例模式的逻辑。

  • class SingletonType(type):
        _instance=None
        def __call__(cls, *args, **kwargs):
            if not cls._instance:
                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)