python单例模式及其实现

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2022-04-16 05:16 330阅读 0赞

什么是单例模式，为什么要用单例模式，怎么实现单例模式？

只是我们今天要解决的三个问题。

首先，第一点，什么是单例模式？

**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。

举个例子：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。

实现单例模式的三个要点：

单例模式的要点有三个；一是某个类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须自行向整个系统提供这个实例。

那么单例模式的优缺点在哪？（为什么要用）

** 优点： **

**一、实例控制**

单例模式会阻止其他对象实例化其自己的单例对象的副本，从而确保所有对象都访问唯一实例。

**二、灵活性**

因为类控制了实例化过程，所以类可以灵活更改实例化过程。

**缺点：**

**一、开销**

虽然数量很少，但如果每次对象请求引用时都要检查是否存在类的实例，将仍然需要一些开销。可以通过使用静态初始化解决此问题。

**二、可能的开发混淆**

使用单例对象（尤其在类库中定义的对象）时，开发人员必须记住自己不能使用 **new**关键字实例化对象。因为可能无法访问库源代码，因此应用程序开发人员可能会意外发现自己无法直接实例化此类。

**三、对象生存期**

不能解决删除单个对象的问题。在提供内存管理的语言中（例如基于.NET Framework的语言），只有单例类能够导致实例被取消分配，因为它包含对该实例的私有引用。在某些语言中（如 C++），其他类可以删除对象实例，但这样会导致单例类中出现悬浮引用。

最后一点，如何实现单例模式：

第一种方法，也是最简单的一种，使用模块来解决。

pyhton的模块就是天然的单例模式，因为模块的首次导入时会生成.pyc文件，当第二次导入时，会直接执行.pyc

文件而不会执行模块代码。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：

class Singleton(object):
        def foo(self):
            pass
    singleton = Singleton()

将上面的代码保存在文件 `mysingleton.py` 中，要使用时，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，每次使用时直接使用下面的语句导入即可

from a import singleton

第二种方法;

使用装饰器具体执行代码如下：

def Singleton(cls):
        _instance = {}
    
        def _singleton(*args, **kargs):
            if cls not in _instance:
                _instance[cls] = cls(*args, **kargs)
            return _instance[cls]
    
        return _singleton
    
    
    @Singleton
    class A(object):
        a = 1
    
        def __init__(self, x=0):
            self.x = x
    
    
    a1 = A(2)
    a2 = A(3)

第三种方法;使用类：

class Singleton(object):
    
        def __init__(self):
            pass
    
        @classmethod
        def instance(cls, *args, **kwargs):
            if not hasattr(Singleton, "_instance"):
                Singleton._instance = Singleton(*args, **kwargs)
            return Singleton._instance