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Python单例模式的四种创建方式实例解析
脚本专栏 2024/12/30 佚名
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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。当你希望在整个系统中，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。

在 Python 中，我们可以用多种方法来实现单例模式：

  • 使用模块
  • 使用__new__使
  • 用装饰器（decorator）
  • 使用元类（metaclass）

使用模块

其实，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。如果我们真的想要一个单例类，可以考虑这样做：

Python单例模式的四种创建方式实例解析

将上面的代码保存在文件mysingleton.py中，然后这样使用：

Python单例模式的四种创建方式实例解析

使用__new__

为了使类只能出现一个实例，我们可以使用__new__来控制实例的创建过程，代码如下：

Python单例模式的四种创建方式实例解析

在上面的代码中，我们将类的实例和一个类变量_instance关联起来，如果cls._instance为 None 则创建实例，否则直接返回cls._instance。

执行情况如下：

Python单例模式的四种创建方式实例解析

使用装饰器

我们知道，装饰器（decorator）可以动态地修改一个类或函数的功能。这里，我们也可以使用装饰器来装饰某个类，使其只能生成一个实例，代码如下：

Python单例模式的四种创建方式实例解析

在上面，我们定义了一个装饰器singleton，它返回了一个内部函数getinstance，该函数会判断某个类是否在字典instances中，如果不存在，则会将cls作为 key，cls(*args, **kw)作为 value 存到instances中，否则，直接返回instances[cls]。

使用 metaclass

元类（metaclass）可以控制类的创建过程，它主要做三件事：

拦截类的创建修改类的定义返回修改后的类

使用元类实现单例模式的代码如下：

Python单例模式的四种创建方式实例解析

小结Python 的模块是天然的单例模式，这在大部分情况下应该是够用的，当然，我们也可以使用装饰器、元类等方法

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。

标签：
python,单例模式,创建
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