Python 中的單例模式

2021-08-21 14:17:51 字數 2756 閱讀 8792

單例模式（singleton pattern）是一種常用的軟體設計模式，該模式的主要目的是確保某乙個類只有乙個例項存在。當你希望在整個系統中，某個類只能出現乙個例項時，單例物件就能派上用場。

在 python 中，我們可以用多種方法來實現單例模式：

其實，python 的模組就是天然的單例模式，因為模組在第一次匯入時，會生成 .pyc 檔案，當第二次匯入時，就會直接載入 .pyc 檔案，而不會再次執行模組**。因此，我們只需把相關的函式和資料定義在乙個模組中，就可以獲得乙個單例物件了。如果我們真的想要乙個單例類，可以考慮這樣做：

# mysingleton.py


class


my_singleton


(object)


:    def


foo(self)


:        pass


my_singleton = my_singleton()
將上面的**儲存在檔案 mysingleton.py 中，然後這樣使用：

from


mysingleton import


my_singleton


my_singleton.foo()
為了使類只能出現乙個例項，我們可以使用 __new__ 來控制例項的建立過程，**如下：

class


singleton


(object)


:    _instance = none


def__new__


(cls, *args, **kw)


:        if


notcls._instance:


cls._instance = super(singleton, cls).__new__(cls, *args, **kw)  


return


cls._instance  


class


myclass


(singleton):  


a = 1
在上面的**中，我們將類的例項和乙個類變數 _instance 關聯起來，如果 cls._instance 為 none 則建立例項，否則直接返回 cls._instance。

執**況如下：

>>> 


one = myclass()


>>> 


two = myclass()


>>> 


one == two


true


>>> 


one is


twotrue


>>> 


id(one), id(two)


(4303862608


, 4303862608


)
我們知道，裝飾器（decorator）可以動態地修改乙個類或函式的功能。這裡，我們也可以使用裝飾器來裝飾某個類，使其只能生成乙個例項，**如下：

from


functools import


wraps


defsingleton


(cls)


:    instances = {}


@wraps(cls)


defgetinstance


(*args, **kw)


:        if


cls not


in instances:


instances[cls] = cls(*args, **kw)


return


instances[cls]


return


getinstance


@singleton


class


myclass


(object)


:    a = 1
在上面，我們定義了乙個裝飾器 singleton，它返回了乙個內部函式 getinstance，該函式會判斷某個類是否在字典 instances 中，如果不存在，則會將 cls 作為 key，cls(*args, **kw) 作為 value 存到 instances 中，否則，直接返回 instances[cls]。

元類（metaclass）可以控制類的建立過程，它主要做三件事：

使用元類實現單例模式的**如下：

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]


# python2


class


myclass


(object)


:    __metaclass__ = singleton


# python3


# class myclass(metaclass=singleton):


#    pass
python 的模組是天然的單例模式，這在大部分情況下應該是夠用的，當然，我們也可以使用裝飾器、元類等方法

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