python 單例模式的四種建立方式

單例模式

單例模式（Singleton Pattern）是一種經常使用的軟件設計模式，該模式的主要目的是確保某一個類只有一個實例存在。當你但願在整個系統中，某個類只能出現一個實例時，單例對象就能派上用場。

好比，某個服務器程序的配置信息存放在一個文件中，客戶端經過一個 AppConfig 的類來讀取配置文件的信息。若是在程序運行期間，有不少地方都須要使用配置文件的內容，也就是說，不少地方都須要建立 AppConfig 對象的實例，這就致使系統中存在多個 AppConfig 的實例對象，而這樣會嚴重浪費內存資源，尤爲是在配置文件內容不少的狀況下。事實上，相似 AppConfig 這樣的類，咱們但願在程序運行期間只存在一個實例對象。

在 Python 中，咱們能夠用多種方法來實現單例模式：

• 使用模塊
• 使用 __new__
• 使用裝飾器（decorator）
• 使用元類（metaclass）

使用模塊

其實，Python 的模塊就是自然的單例模式，由於模塊在第一次導入時，會生成 .pyc 文件，當第二次導入時，就會直接加載 .pyc 文件，而不會再次執行模塊代碼。所以，咱們只需把相關的函數和數據定義在一個模塊中，就能夠得到一個單例對象了。若是咱們真的想要一個單例類，能夠考慮這樣作：

 

將上面的代碼保存在文件 mysingleton.py 中，而後這樣使用：

使用 __new__

爲了使類只能出現一個實例，咱們可使用 __new__ 來控制實例的建立過程，代碼以下：

 

在上面的代碼中，咱們將類的實例和一個類變量 _instance 關聯起來，若是 cls._instance 爲 None 則建立實例，不然直接返回 cls._instance。

執行狀況以下：

 

使用裝飾器

咱們知道，裝飾器（decorator）能夠動態地修改一個類或函數的功能。這裏，咱們也可使用裝飾器來裝飾某個類，使其只能生成一個實例，代碼以下：

 

在上面，咱們定義了一個裝飾器 singleton，它返回了一個內部函數 getinstance，該函數會判斷某個類是否在字典 instances 中，若是不存在，則會將 cls 做爲 key，cls(*args, **kw) 做爲 value 存到 instances 中，不然，直接返回 instances[cls]。

使用 metaclass

元類（metaclass）能夠控制類的建立過程，它主要作三件事：

• 攔截類的建立
• 修改類的定義
• 返回修改後的類

使用元類實現單例模式的代碼以下：

 

小結

• Python 的模塊是自然的單例模式，這在大部分狀況下應該是夠用的，固然，咱們也可使用裝飾器、元類等方法