python单例模式

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  • python 单例模式
    • 1、什么是单例模式
    • 2、__new__方法实现
    • 3、装饰器实现
    • 4、模块实现
    • 5、共享属性实现
    • 6、元类实现

python 单例模式

1、什么是单例模式

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。

在 Python 中,我们可以用多种方法来实现单例模式。

2、__new__方法实现

首先,我最推荐使用__new__方法来实现单例模式,因为我觉得这种方法是最容易理解的。我们知道__new__方法是类在实例化过程中调用的一个方法,该方法还要在__init__方法之前调用,用于创建类的实例化对象。那么我们是不是可以重写__new__ ,让他判断是否已经调用过该方法了,如果已经调用过了,直接返回上次实例化的对象,那么该类不就一直只存在一个实例化对象了吗,就实现了单例,例子如下。

          
            class Singleton(object):
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(cls, '_instance'):
            cls._instance = super(Singleton, cls).__new__(cls, *args, **kwargs)
        rerurn cls._instance

class A(Singleton):
    pass

# 类A即为单例类
          
        

3、装饰器实现

我们可以写一个装饰器,来装饰我们需要指定的单例类,这样也可以实现。

          
            def singleton(cls):
    instance = {}
    def wapper():
        if cls not in instance:
            instance[cls] = cls(*args, **kwargs)
        return instance[cls]
    return wapper

@singleton
class C:
    pass

# 类C即为单例类
          
        

4、模块实现

我们知道,在python中,我们可以自己写一个py文件,里面的类或者方法就可以通过模块导入。在python中,用模块导入的类就是一个天然的单例。

          
            # 作为Python模块时是天然的单例模式

#创建一个sington.py文件,内容如下:
class Singleton(object):
    def foo(self):
        pass

mysington = Singleton()

# 运用
from sington import mysington
          
        

5、共享属性实现

创建实例时把所有实例的__dict__指向同一个字典,这样它们都具有相同的属性和方法(类的__dict__存储对象属性)

          
            class Singleton(object):
    _state = {}
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        ob = super(Singleton,cls).__new__(cls, *args, **kwargs)
        ob.__dict__ = cls._state
    return ob

class B(Singleton):
    pass

# 类B即为单例类
          
        

6、元类实现

最后一种方法使用元类实现单例模式,这种方法比较不容易理解,首先需要理解元类是什么,这里就不展开细讲了,有兴趣的同学可以自行学习元类的用法。

          
            class Singleton(type):
    _instacne = {}
    def __call__(cls,*args,**kwargs):
        if cls not in cls._instance:
            cls._instances[cls] = super(Singleton, cls).__call__(*args,**kwargs)
            #以cls为key,cls(*args, **kwargs) 为值放入盛放单例的字典
        return cls._instance[cls]

class MyClass(metaclass=Singleton):
    pass
#MyClass即为单例类
          
        

好啦,单例模式的实现方法大致就是以上几种了,大家可以学习学习。


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