Python的6种方式实现单例模式

　　单例模式是一个软件的设计模式，为了保证一个类，无论调用多少次产生的实例对象，都是指向同一个内存地址，仅仅只有一个实例(只有一个对象)。

　　实现单例模式的手段有很多种，但总的原则是保证一个类只要实例化一个对象，下一次再实例的时候就直接返回这个对象，不再做实例化的操作。所以这里面的关键一点就是，如何判断这个类是否实例化过一个对象 。

　　这里介绍两类方式：

　　一类是通过模块导入 的方式;

　　一类是通过魔法方法 判断的方式;

　　# 基本原理：

　　- 第一类通过模块导入的方式，借用了模块导入时的底层原理实现。

　　- 当一个模块(py文件)被导入时，首先会执行这个模块的代码，然后将这个模块的名称空间加载到内存。

　　- 当这个模块第二次再被导入时，不会再执行该文件，而是直接在内存中找。

　　- 于是，如果第一次导入模块，执行文件源代码时实例化了一个类，那再次导入的时候，就不会再实例化。

　　- 第二类主要是基于类和元类实现，在'对象'的魔法方法中判断是否已经实例化过一个对象

　　- 这类方式，根据实现的手法不同，又分为不同的方法，如：

　　- 通过类的绑定方法;通过元类;通过类下的__new__;通过装饰器(函数装饰器，类装饰器)实现等。

　　下面分别介绍这几种不同的实现方式，仅供参考实现思路，不做具体需求。

　　通过模块导入

　　# cls_singleton.py

　　class Foo(object):

　　pass

　　instance = Foo()

　　# test.py

　　import cls_singleton

　　obj1 = cls_singleton.instance

　　obj2 = cls_singleton.instance

　　print(obj1 is obj2)

　　# 原理：模块第二次导入从内存找的机制

　　通过类的绑定方法

　　class Student:

　　_instance = None# 记录实例化对象

　　def __init__(self, name, age):

　　self.name = name

　　self.age = age

　　@classmethod

　　def get_singleton(cls, *args, **kwargs):

　　if not cls._instance:

　　cls._instance = cls(*args, **kwargs)

　　return cls._instance

　　stu1 = Student.get_singleton('jack', 18)

　　stu2 = Student.get_singleton('jack', 18)

　　print(stu1 is stu2)

　　print(stu1.__dict__, stu2.__dict__)

　　# 原理：类的绑定方法是第二种实例化对象的方式，

　　# 第一次实例化的对象保存成类的数据属性 _instance，

　　# 第二次再实例化时，在get_singleton中判断已经有了实例对象，直接返回类的数据属性 _instance

　　通过魔法方法__new__

　　class Student:

　　_instance = None

　　def __init__(self, name, age):

　　self.name = name

　　self.age = age

　　def __new__(cls, *args, **kwargs):

　　# if cls._instance:

　　# return cls._instance# 有实例则直接返回

　　# else:

　　# cls._instance = super().__new__(cls)# 没有实例则new一个并保存

　　# return cls._instance# 这个返回是给是给init，再实例化一次，也没有关系

　　if not cls._instance:# 这是简化的写法，上面注释的写法更容易提现判断思路

　　cls._instance = super().__new__(cls)

　　return cls._instance

　　stu1 = Student('jack', 18)

　　stu2 = Student('jack', 18)

　　print(stu1 is stu2)

　　print(stu1.__dict__, stu2.__dict__)

　　# 原理：和方法2类似，将判断的实现方式，从类的绑定方法中转移到类的__new__中

　　# 归根结底都是 判断类有没有实例，有则直接返回，无则实例化并保存到_instance中。

　　通过元类

　　class Mymeta(type):

　　def __init__(cls, name, bases, dic):

　　super().__init__(name, bases, dic)

　　cls._instance = None# 将记录类的实例对象的数据属性放在元类中自动定义了

　　def __call__(cls, *args, **kwargs):# 此call会在类被调用(即实例化时触发)

　　if cls._instance:# 判断类有没有实例化对象

　　return cls._instance

　　else:# 没有实例化对象时，控制类造空对象并初始化

　　obj = cls.__new__(cls, *args, **kwargs)

　　obj.__init__(*args, **kwargs)

　　cls._instance = obj# 保存对象，下一次再实例化可以直接返回而不用再造对象

　　return obj

　　class Student(metaclass=Mymeta):

　　def __init__(self, name, age):

　　self.name = name

　　self.age = age

　　stu1 = Student('jack', 18)

　　stu2 = Student('jack', 18)

　　print(stu1 is stu2)

　　print(stu1.__dict__, stu2.__dict__)

　　# 原理：类定义时会调用元类下的__init__，类调用(实例化对象)时会触发元类下的__call__方法

　　# 类定义时，给类新增一个空的数据属性，

　　# 第一次实例化时，实例化之后就将这个对象赋值给类的数据属性;第二次再实例化时，直接返回类的这个数据属性

　　# 和方式3的不同之处1：类的这个数据属性是放在元类中自动定义的，而不是在类中显示的定义的。

　　# 和方式3的不同之处2：类调用时触发元类__call__方法判断是否有实例化对象，而不是在类的绑定方法中判断

　　函数装饰器

　　def singleton(cls):

　　_instance_dict = {}# 采用字典，可以装饰多个类，控制多个类实现单例模式

　　def inner(*args, **kwargs):

　　if cls not in _instance_dict:

　　_instance_dict[cls] = cls(*args, **kwargs)

　　return _instance_dict.get(cls)

　　return inner

　　@singleton

　　class Student:

　　def __init__(self, name, age):

　　self.name = name

　　self.age = age

　　# def __new__(cls, *args, **kwargs):# 将方法3的这部分代码搬到了函数装饰器中

　　# if not cls._instance:

　　# cls._instance = super().__new__(cls)

　　# return cls._instan

　　stu1 = Student('jack', 18)

　　stu2 = Student('jack', 18)

　　print(stu1 is stu2)

　　print(stu1.__dict__, stu2.__dict__)

　　类装饰器

　　class SingleTon:

　　_instance_dict = {}

　　def __init__(self, cls_name):

　　self.cls_name = cls_name

　　def __call__(self, *args, **kwargs):

　　if self.cls_name not in SingleTon._instance_dict:

　　SingleTon._instance_dict[self.cls_name] = self.cls_name(*args, **kwargs)

　　return SingleTon._instance_dict.get(self.cls_name)

　　@SingleTon# 这个语法糖相当于Student = SingleTon(Student),即Student是SingleTon的实例对象

　　class Student:

　　def __init__(self, name, age):

　　self.name = name

　　self.age = age

　　stu1 = Student('jack', 18)

　　stu2 = Student('jack', 18)

　　print(stu1 is stu2)

　　print(stu1.__dict__, stu2.__dict__)

　　# 原理：在函数装饰器的思路上，将装饰器封装成类。

　　# 程序执行到与语法糖时，会实例化一个Student对象，这个对象是SingleTon的对象。

　　# 后面使用的Student本质上使用的是SingleTon的对象。

　　# 所以使用Student('jack', 18)来实例化对象，其实是在调用SingleTon的对象，会触发其__call__的执行

　　# 所以就在__call__中，判断Student类有没有实例对象了。

　　以上内容为大家介绍了Python的6种方式实现单例模式，希望对大家有所帮助，如果想要了解更多Python相关知识，请关注多测师。https://www.e70w.com/xwzx/