单利模式及python实现方式

单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的软件设计模式，该模式的主要目的是确保某一个类只有一个实例存在。当希望在整个系统中，某个类只能出现一个实例时，单例对象就能派上用场。

比如，某个服务器程序的配置信息存放在一个文件中，客户端通过一个 AppConfig 的类来读取配置文件的信息。如果在程序运行期间，有很多地方都需要使用配置文件的内容，也就是说，很多地方都需要创建 AppConfig 对象的实例，这就导致系统中存在多个 AppConfig 的实例对象，而这样会严重浪费内存资源，尤其是在配置文件内容很多的情况下。事实上，类似 AppConfig 这样的类，我们希望在程序运行期间只存在一个实例对象

python实现单例模式

使用模块实现

Python 的模块就是天然的单例模式，因为模块在第一次导入时，会生成 .pyc 文件，当第二次导入时，就会直接加载 .pyc 文件，而不会再次执行模块代码。因此，我们只需把相关的函数和数据定义在一个模块中，就可以获得一个单例对象了。

mysingleton.py

class Singleton:
    def foo(self):
        print('foo')

singleton=Singleton()

其他文件

from mysingleton import singleton

singleton.foo()

装饰器实现

def singleton(cls):
    _instance = {}
    def wraper(*args, **kargs):
        if cls not in _instance:
            _instance[cls] = cls(*args, **kargs)
        return _instance[cls]

    return wraper

@singleton
class A(object):
    def __init__(self, x=0):
        self.x = x

a1 = A(2)
a2 = A(3)

最终实例化出一个对象并且保存在_instance中，_instance的值也一定是

基于__new__方法实现

当我们实例化一个对象时，是先执行了类的__new__方法（我们没写时，默认调用object.__new__），实例化对象；然后再执行类的__init__方法，对这个对象进行初始化，所有我们可以基于这个，实现单例模式

class Singleton():
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(cls,'_instance'):
            cls._instance=object.__new__(cls)
        return cls._instance

class A(Singleton):
    def __init__(self,x):
        self.x=x

a=A('han')
b=A('tao')
print(a.x)
print(b.x)

为了保证线程安全需要在内部加入锁

import threading

class Singleton():
    lock=threading.Lock
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(cls,'_instance'):
            with cls.lock:
                if not hasattr(cls, '_instance'):
                    cls._instance=object.__new__(cls)
        return cls._instance

class A(Singleton):
    def __init__(self,x):
        self.x=x

a=A('han')
b=A('tao')
print(a.x)
print(b.x)

 两大注意：

1. 除了模块单例外，其他几种模式的本质都是通过设置中间变量，来判断类是否已经被实例。中间变量的访问和更改存在线程安全的问题：在开启多线程模式的时候需要加锁处理。

2. __new__方法无法避免触发__init__()，初始的成员变量会进行覆盖。其他方法不会。