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单例模式及python实现方式详解

转载 作者：qq735679552 更新时间：2022-09-28 22:32:09 25 4
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这篇CFSDN的博客文章单例模式及python实现方式详解由作者收集整理，如果你对这篇文章有兴趣，记得点赞哟.

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 。

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

其他文件 。

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from mysingleton import singleton
singleton.foo()

装饰器实现 。

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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 。

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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 。

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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.

PS:下面看下Python单例模式的4种实现方法 。

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#-*- encoding=utf-8 -*-
print '----------------------方法1--------------------------'
#方法1,实现__new__方法
#并在将一个类的实例绑定到类变量_instance上,
#如果cls._instance为None说明该类还没有实例化过,实例化该类,并返回
#如果cls._instance不为None,直接返回cls._instance
class Singleton( object ):
   def __new__( cls , * args, * * kw):
     if not hasattr ( cls , '_instance' ):
       orig = super (Singleton, cls )
       cls ._instance = orig.__new__( cls , * args, * * kw)
     return cls ._instance
class MyClass(Singleton):
   a = 1
one = MyClass()
two = MyClass()
two.a = 3
print one.a
#3
#one和two完全相同,可以用id(), ==, is检测
print id (one)
#29097904
print id (two)
#29097904
print one = = two
#True
print one is two
#True
print '----------------------方法2--------------------------'
#方法2,共享属性;所谓单例就是所有引用(实例、对象)拥有相同的状态(属性)和行为(方法)
#同一个类的所有实例天然拥有相同的行为(方法),
#只需要保证同一个类的所有实例具有相同的状态(属性)即可
#所有实例共享属性的最简单最直接的方法就是__dict__属性指向(引用)同一个字典(dict)
#可参看:http://code.activestate.com/recipes/66531/
class Borg( object ):
   _state = {}
   def __new__( cls , * args, * * kw):
     ob = super (Borg, cls ).__new__( cls , * args, * * kw)
     ob.__dict__ = cls ._state
     return ob
class MyClass2(Borg):
   a = 1
one = MyClass2()
two = MyClass2()
#one和two是两个不同的对象,id, ==, is对比结果可看出
two.a = 3
print one.a
#3
print id (one)
#28873680
print id (two)
#28873712
print one = = two
#False
print one is two
#False
#但是one和two具有相同的（同一个__dict__属性）,见:
print id (one.__dict__)
#30104000
print id (two.__dict__)
#30104000
print '----------------------方法3--------------------------'
#方法3:本质上是方法1的升级（或者说高级）版
#使用__metaclass__（元类）的高级python用法
class Singleton2( type ):
   def __init__( cls , name, bases, dict ):
     super (Singleton2, cls ).__init__(name, bases, dict )
     cls ._instance = None
   def __call__( cls , * args, * * kw):
     if cls ._instance is None :
       cls ._instance = super (Singleton2, cls ).__call__( * args, * * kw)
     return cls ._instance
class MyClass3( object ):
   __metaclass__ = Singleton2
one = MyClass3()
two = MyClass3()
two.a = 3
print one.a
#3
print id (one)
#31495472
print id (two)
#31495472
print one = = two
#True
print one is two
#True
print '----------------------方法4--------------------------'
#方法4:也是方法1的升级（高级）版本,
#使用装饰器(decorator),
#这是一种更pythonic,更elegant的方法,
#单例类本身根本不知道自己是单例的,因为他本身(自己的代码)并不是单例的
def singleton( cls , * args, * * kw):
   instances = {}
   def _singleton():
     if cls not in instances:
       instances[ cls ] = cls ( * args, * * kw)
     return instances[ cls ]
   return _singleton
@singleton
class MyClass4( object ):
   a = 1
   def __init__( self , x = 0 ):
     self .x = x
one = MyClass4()
two = MyClass4()
two.a = 3
print one.a
#3
print id (one)
#29660784
print id (two)
#29660784
print one = = two
#True
print one is two
#True
one.x = 1
print one.x
#1
print two.x
#1

总结 。

以上所述是小编给大家介绍的python实现单例模式方式详解，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对我网站的支持！ 。

原文链接：http://www.cnblogs.com/hantaozi430/p/8605275.html 。

最后此篇关于单例模式及python实现方式详解的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于单例模式及python实现方式详解的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章，希望大家以后支持我的博客！ 。

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