Python创建单例模式的5种常用方法-乾颐堂

所谓单例，是指一个类的实例从始至终只能被创建一次。

方法1

如果想使得某个类从始至终最多只有一个实例，使用__new__方法会很简单。Python中类是通过__new__来创建实例的：

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class Singleton(object):     def __new__(cls,*args,**kwargs):         if not hasattr(cls,'_inst'):             cls._inst=super(Singleton,cls).__new__(cls,*args,**kwargs)         return cls._inst if __name__=='__main__':     class A(Singleton):         def __init__(self,s):             self.s=s           a=A('apple')        b=A('banana')     print id(a),a.s     print id(b),b.s

结果：

29922256 banana

29922256 banana

通过__new__方法，将类的实例在创建的时候绑定到类属性_inst上。如果cls._inst为None，说明类还未实例化，实例化并将实例绑定到cls._inst，以后每次实例化的时候都返回第一次实例化创建的实例。注意从Singleton派生子类的时候，不要重载__new__。

方法2：

有时候我们并不关心生成的实例是否具有同一id，而只关心其状态和行为方式。我们可以允许许多个实例被创建，但所有的实例都共享状态和行为方式：

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class Borg(object):     _shared_state={}     def __new__(cls,*args,**kwargs):         obj=super(Borg,cls).__new__(cls,*args,**kwargs)         obj.__dict__=cls._shared_state         return obj

将所有实例的__dict__指向同一个字典，这样实例就共享相同的方法和属性。对任何实例的名字属性的设置，无论是在__init__中修改还是直接修改，所有的实例都会受到影响。不过实例的id是不同的。要保证类实例能共享属性，但不和子类共享，注意使用cls._shared_state,而不是Borg._shared_state。

因为实例是不同的id，所以每个实例都可以做字典的key：

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if __name__=='__main__':     class Example(Borg):         pass     a=Example()     b=Example()     c=Example()     adict={}     j=0     for i in a,b,c:         adict[i]=j         j+=1     for i in a,b,c:         print adict[i]

结果：

0

1

2

如果这种行为不是你想要的，可以为Borg类添加__eq__和__hash__方法，使其更接近于单例模式的行为：

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class Borg(object):     _shared_state={}     def __new__(cls,*args,**kwargs):         obj=super(Borg,cls).__new__(cls,*args,**kwargs)         obj.__dict__=cls._shared_state         return obj     def __hash__(self):         return 1     def __eq__(self,other):         try:             return self.__dict__ is other.__dict__         except:             return False if __name__=='__main__':     class Example(Borg):         pass     a=Example()     b=Example()     c=Example()     adict={}     j=0     for i in a,b,c:         adict[i]=j         j+=1     for i in a,b,c:         print adict[i]

结果：

2

2

2

所有的实例都能当一个key使用了。

方法3

当你编写一个类的时候，某种机制会使用类名字，基类元组，类字典来创建一个类对象。新型类中这种机制默认为type，而且这种机制是可编程的，称为元类__metaclass__ 。

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class Singleton(type):     def __init__(self,name,bases,class_dict):         super(Singleton,self).__init__(name,bases,class_dict)         self._instance=None     def __call__(self,*args,**kwargs):         if self._instance is None:             self._instance=super(Singleton,self).__call__(*args,**kwargs)         return self._instance if __name__=='__main__':     class A(object):         __metaclass__=Singleton            a=A()     b=A()     print id(a),id(b)

结果：

34248016 34248016

id是相同的。

例子中我们构造了一个Singleton元类，并使用__call__方法使其能够模拟函数的行为。构造类A时，将其元类设为Singleton，那么创建类对象A时，行为发生如下：

A=Singleton(name,bases,class_dict),A其实为Singleton类的一个实例。

创建A的实例时，A()=Singleton(name,bases,class_dict)()=Singleton(name,bases,class_dict).__call__()，这样就将A的所有实例都指向了A的属性_instance上，这种方法与方法1其实是相同的。

方法4

python中的模块module在程序中只被加载一次，本身就是单例的。可以直接写一个模块，将你需要的方法和属性，写在模块中当做函数和模块作用域的全局变量即可，根本不需要写类。

而且还有一些综合模块和类的优点的方法：

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class _singleton(object):     class ConstError(TypeError):         pass     def __setattr__(self,name,value):         if name in self.__dict__:             raise self.ConstError         self.__dict__[name]=value     def __delattr__(self,name):         if name in self.__dict__:             raise self.ConstError         raise NameError import sys sys.modules[__name__]=_singleton()

python并不会对sys.modules进行检查以确保他们是模块对象，我们利用这一点将模块绑定向一个类对象，而且以后都会绑定向同一个对象了。

将代码存放在single.py中：

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>>> import single >>> single.a=1 >>> single.a=2

ConstError

>>> del single.a

ConstError

方法5

最简单的方法：

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class singleton(object):     pass singleton=singleton()

将名字singleton绑定到实例上，singleton就是它自己类的唯一对象了。

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