Python 中的單例模式

時間 2019-11-08

標籤 python 模式欄目 Python 简体版

原文原文鏈接

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。html

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。python

在 Python 中，咱們能夠用多種方法來實現單例模式：shell

使用模塊設計模式
使用 __new__服務器
使用裝飾器（decorator）函數
使用元類（metaclass）.net

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：設計

# mysingleton.py
class My_Singleton(object):
    def foo(self):
        pass

my_singleton = My_Singleton()

將上面的代碼保存在文件 mysingleton.py 中，而後這樣使用：code

from mysingleton import my_singleton

my_singleton.foo()

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：htm

class Singleton(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(Singleton):  
    a = 1

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：

>>> one = MyClass()
>>> two = MyClass()
>>> one == two
True
>>> one is two
True
>>> id(one), id(two)
(4303862608, 4303862608)

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：

from functools import wraps

def singleton(cls):
    instances = {}
    @wraps(cls)
    def getinstance(*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，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：

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

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

本文由 funhacks 發表於我的博客，採用 Creative Commons BY-NC-ND 4.0（自由轉載-保持署名-非商用-禁止演繹）協議發佈。
非商業轉載請註明做者及出處。商業轉載請聯繫做者本人。
本文標題爲: Python 中的單例模式
本文連接爲: https://funhacks.net/2017/01/...