单例模式

Posted 2020-10-22 世界辣么大

 

单例模式是一种常用的软件设计模式，其目的是确保某一个类只有一个实例存在。

在什么情况下可以使用单例模式：
　　1、当每个实例都会占用资源，而且实例初始化会影响性能，这个时候就可以考虑使用单例模式，它给我们带来的好处是只有一个实例占用资源，并且只需初始化一次；

　　2、当有同步需要的时候，可以通过一个实例来进行同步控制，比如对某个共享文件（如日志文件）的控制，对计数器的同步控制等，

　　　  这种情况下由于只有一个实例，所以不用担心同步问题。

在python中我们可以通过四种方法来实现单例模式：
　　1、使用模块

　　2、使用__new__

　　3、使用装饰器

　　4、使用元类

一、使用模块

　　python的模块是天然的单例模式，当第一次导入模块时，会生成.pyc文件，再次导入时，就会直接加载.pyc文件，

　　而不再运行模块里的代码。因此，我们只需要将相关的函数或者数据写在一个模块里，就可以通过导入模块的方式

　　获得一个单例对象。

# single_mode.py
class SingleMode(object):
    def foo(self):
        pass
 
single_obj = SingleMode()

 

　　将以上代码保存在文件single_mode.py中，然后使用：

from mysingleton import single_mode
 
single_mode.foo()

二、使用__new__：

　　为了使类只能出现一个实例，我们可以使用 __new__ 来控制实例的创建过程，代码如下：

class SingleMode(object):
    _instance = None
    def __new__(cls, *args, **kw):
        if not cls._instance:
            cls._instance = super(Singleton, cls).__new__(cls, *args, **kw)  
        return cls._instance  
 
class MyClass(SingleMode):  
    a = 1

 

　　在上面的代码中，我们将类的实例和一个类变量 _instance 关联起来，如果 cls._instance 为 None 则创建实例，否则直接返回 cls._instance。

 

三、使用装饰器

　　可以通过装饰器来装饰某个类，使其只能生成一个实例，代码如下：

from functools import wraps
 
def singlemode(cls):
    instances = {}
    @wraps(cls)
    def getinstance(*args, **kw):
        if cls not in instances:
            instances[cls] = cls(*args, **kw)
        return instances[cls]
    return getinstance
 
@singlemode
class MyClass(object):
    a = 1

　　在上面，我们定义了一个装饰器 singlemode，它返回了一个内部函数 getinstance，该函数会判断某个类是否在字典 instances 中，

　　如果不存在，则会将 cls 作为 key，cls(*args, **kw) 作为 value 存到 instances 中，否则，直接返回 instances[cls]。

四、使用metaclass

　　元类（metaclass）可以控制类的创建过程，它主要做三件事：

• 拦截类的创建
• 修改类的定义
• 返回修改后的类

　　使用元类实现单例模式的代码如下：

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]

class MyClass(metaclass=Singleton):
   pass