單例模式

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

比如，某個服務器程序的配置信息存放在一個文件中，客戶端通過一個 AppConfig 的類來讀取配置文件的信息。如果在程序運行期間，有很多地方都需要使用配置文件的內容，也就是說，很多地方都需要創建 AppConfig 對象的實例，這就導致系統中存在多個 AppConfig 的實例對象，而這樣會嚴重浪費內存資源，尤其是在配置文件內容很多的情況下。事實上，類似 AppConfig 這樣的類，我們希望在程序運行期間只存在一個實例對象。

在 Python 中，我們可以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 的模塊就是天然的單例模式，因為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。因此，我們只需把相關的函數和數據定義在一個模塊中，就可以獲得一個單例對象了。如果我們真的想要一個單例類，可以考慮這樣做：

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，然后這樣使用：

from mysingleton import my_singleton my_singleton.foo()

使用 __new__

為了使類只能出現一個實例，我們可以使用 __new__來控制實例的創建過程，代碼如下：

''' 遇到問題沒人解答？小編創建了一個Python學習交流QQ群：531509025 尋找有志同道合的小伙伴，互幫互助,群里還有不錯的視頻學習教程和PDF電子書！ ''' class Singleton(object):_instance = Nonedef __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，我們將類的實例和一個類變量 _instance 關聯起來，如果 cls._instance為 None 則創建實例，否則直接返回 cls._instance。

執行情況如下：

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

使用裝飾器

我們知道，裝飾器（decorator）可以動態地修改一個類或函數的功能。這里，我們也可以使用裝飾器來裝飾某個類，使其只能生成一個實例，代碼如下：

''' 遇到問題沒人解答？小編創建了一個Python學習交流QQ群：531509025 尋找有志同道合的小伙伴，互幫互助,群里還有不錯的視頻學習教程和PDF電子書！ ''' from functools import wrapsdef 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，我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，如果不存在，則會將 cls 作為 key，cls(*args, **kw) 作為 value 存到 instances 中，否則，直接返回 instances[cls]。

使用 metaclass

元類（metaclass）可以控制類的創建過程，它主要做三件事：

• 攔截類的創建
• 修改類的定義
• 返回修改后的類

使用元類實現單例模式的代碼如下：

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

總結

以上是生活随笔為你收集整理的python 单例模式的四种创建方式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。