一、模块单例

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。

#foo1.py
class Singleton(object):
def foo(self):
pass
singleton = Singleton() #foo.py
from foo1 import singleton

直接在其他文件中导入此文件中的对象,这个对象即是单例模式的对象

二、静态变量方法

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(object):
def __new__(cls,a):
if not hasattr(cls, '_instance'):
cls._instance = object.__new__(cls)
return cls._instance
def __init__(self,a):
self.a = a
def aa(self):
print(self.a) a = Singleton("a")

变种:利用类的静态方法或者类方法,实现对函数初始化的控制。该方法需要手动调用静态方法实现实例。本质上是手动版的__new__方法。

class Singleton:
@staticmethod
def instance1(*args, **kwargs):
if not hasattr(Singleton, "_instance"):
Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs)
return Singleton._instance   
@classmethod
def instance2(cls,*args, **kwargs):
if not hasattr(cls, "_instance"):
Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs)
return Singleton._instance a = Singleton.instance1()
b = Singleton.instance2()
print(a == b)

手动版静态版

三、元类方法

此方法是在__new__方法的更上层对实例化过程进行控制。

原理:执行元类的 元类的__new__方法和__init__方法用来实例化类对象,__call__ 方法用来对实例化的对象的实例即类的对象进行控制。__call__方法会调用实例类的 __new__方法,用于创建对象。返回对象给__call__方法,然后调用类对象的 __init__方法,用于对对象初始化。

class Singleton1(type):
def __init__(self, *args, **kwargs):
self.__instance = None
super(Singleton1,self).__init__(*args, **kwargs) def __call__(self, *args, **kwargs):
if self.__instance is None:
self.__instance = super(Singleton1,self).__call__(*args, **kwargs)
return self.__instance class Singleton2(type):
_inst = {}
def __call__(cls, *args, **kwargs):
print(cls)
if cls not in cls._inst:
cls._inst[cls] = super(Singleton2, cls).__call__(*args)
return cls._inst[cls] class C(metaclass=Singleton1):
pass

四、装饰器

原理:装饰器用来控制类调用__call__方法。

def singleton(cls, *args, **kw):
instance = {}
def _singleton(args):
if cls not in instance:
instance[cls] = cls(*args, **kw)
return instance[cls]
return _singleton @singleton
class A:
pass

五、注意:

  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。区别就是中间变量的位置不同,或设置在元类中,或封装在函数中,或设置在类中作为静态变量。

  注意1: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。

  注意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。

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